ORC-voimalaitos

Toholammin Energian ORC-voimalaitos oli valmistuessaan Suomen ensimmäinen leijupetikattilalla ja ORC-prosessitekniikalla varustettu CHP-laitos. Laitoksen kattilateho on 8,2 MW ja generaattorin sähköteho 1,4 MW. Turbiini on Mitsubishin valmistama radiaaliturbiini, joka pyörii Italialaisen Turbodenin ORC-laitteiston yhteydessä. Laitoksen automaatiojärjestelmä on toteutettu Honeywellin logiikalla.

Laitoksen etuna on sen kyky polttaa erilaisia polttoaineita ja kyky tuottaa sähköä matalista lämpövirroista ja normaaliin vesihöyryturbiinitekniikkaan verrattuna pienestä kattilatehosta. Laitos on valmistunut vuonna 2013.

Voimalaitoksen leijupetikattila (BFB, bubble fluized bed) on valmistettu Nivalassa. Kattila sopii monen tyyppisten polttoaineiden käyttämiseen laajalla lämpötila-alueella. Leijupetikattilassa kattilan pohjalla on hiekkaa, jota leijutetaan hiekan alta puhallettavalla primääri-ilmalla. Leijuva hiekkapeti sekoittaa pedille syötettävää polttoainetta kokoajan, joka takaa hyvän palamistapahtuman. Palamistapahtuman kannalta kosteahko polttoaine sopii kattilaan parhaiten.

Kattilassa on erikoista sen lämmönsiirtopinta, joka on rakennettu tulipesän seiniä kiertävän ja ylöspäin nousevaksi putkikierukaksi.

Savukaasujen hiukkaspäästöt ovat vähäiset, koska hiukkaset erotellaan savukaasuista piippua edeltävällä sähkösuodattimella.

Kuvassa ORC-voimalaitos

ORC

ORC (Organic Rankine cycle) -voimalaitos poikkeaa tavanomaisista laitoksista siten että veden sijaan kattilan vaipassa kiertää kuumaöljy, jonka menolämpötilana voidaan pitään noin 260 – 310 celsiusasteen lämpötilaa. Kuumaöljy siirtyy kattilasta ORC-yksikköön, jossa se lämmittää täysin omassa kierrossa olevaa Turbodenin alhaisessa lämpötilassa höyrystyvää orgaanista nestettä. Orgaaninen neste lämpenee kuumaöljyesilämmittimessä ja lopulta höyrystyy kuumaöljyhöyrystimessä. Höyrystynyt orgaaninen neste siirtyy turbiiniin, jossa se muuttuu turbiinia pyörittäväksi energiaksi.

Turbiinilta tuleva ”orgaaninen jätehöyry” siirtyy seuraavaksi regeneraattoriin, jossa se lämmittää suljetun kierron alkuvaiheessa liikkuvaa orgaanista nestettä. Regeneraattorilta höyry jatkaa kaukolämpölauhduttimeen, jossa höyry lauhtuessaan lämmittää lauhduttimessa kiertävää kaukolämmön paluuvettä. Kaukolämpövesi lämpenee ORC-yksikössä 93 celsiusasteiseksi.

Takaisin nestemäiseen muotoon lauhtunut orgaaninen neste siirtyy seuraavaksi kiertopumpulle ja sieltä edellämainittuun regeneraattoriin ja kuumaöljyesilämmittimeen uudelleenlämmitettäväksi. ORC-lauhduttimelta poistuva kaukolämpövesi puolestaan siirtyy erilliseen kuumaöljyvaihtimeen, jossa sen lämpötila priimataan kelin mukaan sopivaksi – asiakkaalle lähteväksi kaukolämpövedeksi.

ORC:n hyödyt

Orgaanisella nesteellä molekyylipaino on suurempi kuin vedellä. Hyötyjä ovat:

  • Pieni turbiinin kierrosluku, ei vaihdelaatikkoa. Pienempi turbiinin rasitus, pitkä kestoikä.
  • Matala höyrynpaine. Yksinkertaisempi rakenne.
  • Ei eroosiota. Vesikemiaa ei tarvita.
  • Mahdollisuus tuottaa sähköä pienestä kattilatehosta.

Laitoksessa on Honeywellin automaatiojärjestelmä. ORC-laitteisto on italialaisen Turbodenin kehittämä ja toimittama. Generaattori on ABB:n valmistama.

Kattilan teho on 8,2 MW, sähköteho on 1,4 MW.