Ulospuhallussäiliön lämmöntalteenoton mahdollisuudet voimalaitoksella

Abstract

Hukkalämmöntalteenotto on sekä taloudellisesti että ympäristön näkökulmasta hyödyllistä, sillä lämmöntalteenotolla voidaan nostaa laitoksen energiatehokkuutta. Tässä työssä tarkastellaan Tornion Voima Oy:n voimalaitoksen ulospuhallussäiliötä ja sen talteenoton potentiaalia teoreettisesta, teknisestä sekä taloudellisesta näkökulmasta. Työn tavoite on selvittää, kuinka paljon ulospuhallussäiliön lämmöstä voidaan saada talteen ja mitä menetelmiä talteenotossa voidaan hyödyntää.

Työ jakaantuu kahteen osaan. Kirjallisuustutkimusosassa selvitetään ulospuhalluksen ja talteenoton merkitystä hyötysuhteeseen sekä perehdytään matalalämpötilaisen hukkalämmön talteenottomenetelmiin. Aiempia ulospuhallussäiliön talteenotosta tehtyjä tutkimuksia on niukasti, joten talteenottomenetelmiä tarkasteltiin aluksi laajemmin, ja työn edetessä rajattiin lämmönlähteen ja käyttökohteen puolesta sopivat menetelmät. Laskennallisessa osassa määritetään voimalaitokselta saadun mittausdatan perusteella talteenoton laskennan lähtöarvot, joiden perusteella selvitetään talteenoton potentiaali niin energia- kuin kustannusmuodossa. Osat yhdistetään toisiinsa vertaamalla kirjallisuustutkimusosassa selvitettyjen menetelmien potentiaalia laskennallisessa osassa.

Työssä havaitaan, että useat talteenottomenetelmät vaativat korkeampaa lämmönlähteen lämpötilaa, joten potentiaaliset menetelmät rajautuivat lopulta kahteen eri vaihtoehtoon. Nämä vaihtoehdot ovat lämmönvaihtimen ja kompressiolämpöpumpun käyttö. Ulospuhalluksen häviöt ovat vuodessa 186 MWh, joista suurin osa on mahdollista ottaa talteen. Lämmönvaihtimella toteutetun talteenoton takaisinmaksuajat eri lämmönvaihdintyypeillä ovat 2–6 kk, mutta hieman erilaisella vaihtimen sijoittelulla on mahdollista päästä vielä lyhyempiin takaisinmaksuaikoihin. Lämpöpumpun hyödyntämisessä ulospuhallussäiliön veden lämpötila ja virtausnopeus aiheuttivat haasteita, joten takaisinmaksuajat tulevat huomattavasti pidemmiksi, lähes 10 vuoden mit-taisiksi. Jos lämmönvaihdin toteutetaan, on sen jälkeen jäävä teho niin pieni, että taloudellisesti kannattavan lämpöpumppukytkennän toteuttaminen lisäksi on haastavaa. Työn perusteella voidaan tehdä suositus lämmönvaihtimen käyttämisestä lämmöntalteenotossa, sillä se on ulospuhallussäiliön lämmöntalteenotolle sekä hukkalämmön hyödyntämisen että taloudellisen näkökulman puolesta kannattava menetelmä.