Y.Muilu. Puukaasutekniikka energiantuotannossa

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "31.3.2011 Y.Muilu. Puukaasutekniikka energiantuotannossa"

Matilda Sariola
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Tekniikka ja liikenne Sosiaali-, terveys-, -musiikki ja liikunta Humanistinen ja kasvatusala Matkailu-, ravitsemis- ja talous Yhteiskuntatiede, liiketalous ja hallinto CENTRIA tutkimus us ja kehitys 1

2 Sähkötekniikka Suuntautumisvaihtoehdot Sähkövoimatekniikka Energiatekniikka Tietoliikennetekniikka Työpaikat mm. Asennustyönjohtaja Sähkösuunnittelija, sähköurakoitsija k Tuotekehitysinsinööri, testausinsinööri Verkostosuunnittelija Energiatalousinsinööri, energiayrittäjä 2

Asennustyönjohtaja Sähkösuunnittelija, sähköurakoitsija k

3 Eero Kangasojan patentoitu keksintö. Ei vanhojen kaasuttimien heikkouksia. Ei tervan muodostumista. Polttoaineena ilmakuiva sekapuuhake. Kaikki puulajit kelpaavat. Kaasutetaan pyrolyysitekniikalla tuotekaasuksi. Hakkeen kosteuspitoisuus i alle 45 %. 35 % optimaalinen. Tuotetun kaasun lämpötila noin 650 C 3

Kaikki puulajit kelpaavat. Kaasutetaan pyrolyysitekniikalla tuotekaasuksi.

4 Eero Kangasojan käytössä ollut puukaasuauto: Ajettu yli km Huippunopeus 120 km/h Polttoainekulutus l t litra ilmakuivaa i haketta/ 1 km Polttoainekustannus ostohakkeella 1 /100 km Polttoainetankki 200 litraa ->200 km 4

litra ilmakuivaa i haketta/ 1 km Polttoainekustannus

5 CENTRIA Ylivieskan yksikön tutkimustehtävänä HighBO-hankeessahankeessa on ollut tutkia laboratoriokaasutuslaitteistollaan kaasutustekniikan mahdollisuuksia pienimuotoisessa CHP tuotannossa Tutkimuskohteet: Kaasutusprosessin ominaisuuksiin perehtyminen Mittauspisteiden ja määrittäminen Kaasun laadun tutkiminen Gasmet-analysaattorilla Lämpötilamittaukset Kaasutettavan materiaalin määrittely (Metla Kannus) Kaasutustekniikasta t t laadittuihin ihi julkaisuihin ihi perehtyminen 5

Kaasutusprosessin ominaisuuksiin perehtyminen Mittauspisteiden ja määrittäminen Kaasun laadun tutkiminen

6 Normaali palaminen Palamisilmaa il riittävästi Vesihöyry, hiilidioksidi, noki Tuotteet: Lämpö Savukaasut Tuhka Tuli Hake Myötävirtakaasutus Kaasutusilmaa vähän Hake Tuotteet: Tuotekaasu: Sähkö Ahjo Lämpö Tuhka Häkä, vety, pesurissa poistuva noki -> Moottori 6

Myötävirtakaasutus Kaasutusilmaa vähän Hake Tuotteet:

7 Tutkimuslaboratorio EK-kaasutin on sijoitettu Sievissä sijaitsevaan teollisuushalliin. Kaasutusyksikön (CHP-kontin) tuottama tt sähkö syötetään teollisuushallin sähköverkkoon ja lämpö hyödynnetään patteriverkon paluuveteen. Laitteisto on manuaalikäyttöinen. Moottoreina olemme käyttäneet Mopar V8 5,6 litran (kiinteästi ti konttiin asennettu) ja kontin ulkopuolella l ll ollutta Scanian 6 sylinteristä 7,8 litran moottoria. Mopar V6 5,4l Suurin osa julkaistuista mittauksista on tehty Scanialla. Molempien moottoreiden kierrosnopeus on 1500 rpm. Scania suora 6, 7,8 litraa 7

8 8

9 KOKKOLAN FARMARIMESSUT

10 Polttoaine Polttoaineena olemme käyttäneet pääasiassa kokopuuhaketta, jonka kosteus on vaihdellut 30-40% ja lämpöarvo 9,05-12,51 MJ/kg (2,51-3,475 kwh/kg). Myös sellu- ja elintarvikejätettä on testattu. Alla kaksi esimerkkiä käytetyn puun ominaisuuksista. Sample 1 Sample 2 Humidity % 44,61 29,87 Ash content in dry matter % 1,09 0,81 Caloric heating value, MJ / kg MJ/kg 19,71 20,27 Effective heating value dry matter MJ/kg 18,31 18,88 Effective heating value income humidity MJ/kg 9,05 12,51 10

Alla kaksi esimerkkiä käytetyn puun ominaisuuksista.

11 POLTINKÄYTTÖ Yhdessä poltinkokeessa tunnin aikana kului 57 litraa/ 16 kiloa haketta (tiheys noin 280 kg/m 3 ) Kaasua imettiin reaktorista puhaltimella 16 l/s Reaktori tuotti kaasua yhdestä puukilosta 3,61 m 3. Kaasun palaminen polttimossa oli erittäin vakaata. Liekkiä ei näe päivänvalossa. Pölypäästöt ovat olemattomia. Ilman ja kaasun seossuhde on 1 osa kaasua ja 1.24 ilmaa, eli yli-ilmakerroin on 1.1. (Biomassan poltossa n. 1.3) 11

Kaasun palaminen polttimossa oli erittäin vakaata. Liekkiä ei näe päivänvalossa.

12 PUUKAASU MOOTTORIKÄYTÖSSÄ Scanian koko 7,8-litraa. Alla olevassa taulukossa on esitetty tt puukaasukäyttöisen moottorin litrateho eri kierroksilla. Moottorin Teho kw/ 1000 cm 3 kierrosnopeus rpm iskutilavuus , , , ,35 Lähde: VTT. Kotimaisten polttoaineiden kaasutus. Osa 5 Kierrosnopeuden ollessa 1500 rpm, odotettavissa oleva akseliteho on Scanian moottorille: 7,8x6,5 = 50,7 kw. Tämä on saavutettu. 12

Moottorin Teho kw/ 1000 cm 3 kierrosnopeus rpm iskutilavuus 1000 4,4 1200 5,25 1500 6,5 1800 7,35 Lähde:

13 Polttoaineen (hakkeen) kulutus CONSUMPTION-PRODUCTION 90,0 Consumption of wood kg/h 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,00 kg/h 0, Electrical Energy kwh Taulukko on laadittu tehokuormituksilla 9 kw, 18 kw ja 27 kw. 13

10,00 kg/h 0,0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Electrical

14 CENTRIAn tuotekaasuanalyysi (Gasmet) 14

15 Tuotekaasun koostumus H 2 19,4 % CO 15,9 % CH 4 1,2 % CO 2 14,1 % N 2 47,5 % O 2 1,9 % 15

16 CENTRIAn puukaasumoottorin pakokaasuanalyysi (Gasmet) 16

17 GASEK:n teollisuushalli Reisjärvi Lämminvesivaraaja 15m 3 Moottori+aggregaatti 50 kw Lämmityskattila+kaasupoltin 17

18 GASEK:n CHP-kontti. Lämpötila -35 C 18

19 GASEK:n teollisuushalli 19

20 Kaukolämpölaitos Reisjärvi Moottorin lämpö siirretään lämmönvaihtimen avulla kaukolämpöveteen. Tuotettu sähkö riittää kaukolämpölaitoksen omakäyttösähköksi. 20

21 Kehitys kehittyy! 21

22 Tekniikan kehittäminen vaatii rahaa, osaamista, osaajia, tutkimusta ja yhteistyötä! CENTRIAn GasEK:n logiikkaohjaus Lestijärven puukaasumoottori tutkimusyksikön automaatio 22

23 Meneillään oleva tutkimuskohde: Solo Stirling Puukaasuliekki Solo Stirling (Jyväskylän YO) 23

24 KIITOS MIELENKIINNOSTA! 24

Samankaltaiset tiedostot

Puukaasutekniikka energiantuotannossa

Puukaasutekniikka energiantuotannossa CENTRIA Ylivieskan yksikön tutkimustehtävänä on ollut tutkia laboratoriokaasutuslaitteistollaan kaasutustekniikan mahdollisuuksia pienimuotoisessa CHP tuotannossa Tutkimuskohteet: Kaasutusprosessin ominaisuuksiin