24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
CENTRIA Ylivieskan yksikön tutkimustehtävänä 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 laadittuihin julkaisuihin
perehtyminen
1
24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
Tutkimuslaboratorio
EK-kaasutin on sijoitettu Sievissä sijaitsevaan
teollisuushalliin.
Kaasutusyksikön (CHP-kontin) tuottama sähkö
syötetään teollisuushallin sähköverkkoon ja lämpö
hyödynnetään patteriverkon paluuveteen.
Laitteisto on manuaalikäyttöinen.
Moottoreina olemme käyttäneet Mopar V8 5,6 litraa
(kiinteästi konttiin asennettu) ja kontin ulkopuolella
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
2
24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
Polttoaine
Polttoaineena olemme käyttäneet pääasiassa
kokopuuhaketta, jonka kosteus on vaihdellut 3040% 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.
Humidity
Ash content in dry matter
Caloric heating value, MJ / kg
Effective heating value dry matter
Effective heating value income humidity
%
%
MJ/kg
MJ/kg
MJ/kg
Sample 1
44,61
1,09
19,71
18,31
9,05
Sample 2
29,87
0,81
20,27
18,88
12,51
3
24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
POLTINKÄYTTÖ
Yhdessä poltinkokeessa tunnin aikana kului 57
litraa/ 16 kiloa haketta (tiheys noin 280 kg/m3)
Kaasua “imettiin” reaktorista puhaltimella 16 l/s
Reaktori tuotti kaasua yhdestä puukilosta 3,61 m3.
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)
4
24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
PUUKAASU MOOTTORIKÄYTÖSSÄ
Scanian koko 7,8-litraa.
Alla olevassa taulukossa on esitetty
puukaasukäyttöisen moottorin litrateho
eri kierroksilla.
Moottorin
kierrosnopeus rpm
1000
1200
1500
1800
Teho kW/ 1000 cm3
iskutilavuus
4,4
5,25
6,5
7,35
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.
5
24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
Polttoaineen (hakkeen) kulutus
CONSUMPTION-PRODUCTION
Consumption of wood kg/h
90,0
80,0
70,0
60,0
50,0
kg/h
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Electrical Energy kWh
Taulukko on laadittu tehokuormituksilla 9 kW, 18 kW ja 27 kW.
6
24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
Synteesikaasun koostumus
(Lähde: Synteesikaasun ja puhtaan polttokaasun valmistus VTT PUBLICATIONS 682)
7
24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
CENTRIAn tuotekaasuanalyysi (Gasmet)
8
24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
CENTRIAn puukaasumoottorin pakokaasuanalyysi (Gasmet)
9
24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
GASEK:n teollisuushalli Reisjärvi
Lämminvesivaraaja
15m3
Moottori+aggregaatti
50 kW
Lämmityskattila+kaasupoltin
10
24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
Kaukolämpölaitos Reisjärvi
Moottorin lämpö siirretään lämmönvaihtimen
avulla kaukolämpöveteen.
Tuotettu sähkö riittää kaukolämpölaitoksen
omakäyttösähköksi.
11
24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
Kehitys kehittyy!
12
24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
Tekniikan kehittäminen vaatii rahaa, osaamista, osaajia, tutkimusta ja
yhteistyötä!
CENTRIAn
tutkimusyksikön
”automaatio”
GasEK:n logiikkaohjaus
Lestijärven puukaasumoottori
13
24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
Meneillään oleva tutkimuskohde: Solo Stirling
Puukaasuliekki
Solo Stirling (Jyväskylän YO)
14
24.2.2011 Y.Muilu
Puukaasutekniikka energiantuotannossa
KIITOS MIELENKIINNOSTA!
15