Kurkistus syvälle biohybridilaitoksen uumeniin. 

Biohybridilaitoksemme pitää sisällään paljon erilaista tekniikkaa, joka vaatii jatkuvaa tarkkailua, huoltoa ja säätöä. Haapajärven kaukolämpölaitos on läpikotaisin nykytekniikalla ja erilaisin anturein varusteltu, ja sitä pystytään seuraamaan ja ohjaamaan tarkasti valvomosta käsin. Koska itse lämmitysprosessi on se oleellisin, perehdymme tässä artikkelissa lämpölaitoksen sisällä pitämään tekniikkaan, ja erityisesti juuri siihen, miten ja millä lämpö tuotetaan.

Haapajärven Lämmön uusimman laitoksen kattilan kokonaisteho on 20 MW ja pesureista tuleva teho vaihtelee 3-5 MW riippuen polttoaineen kosteudesta.

Kattila koostuu erilaisista osista, joista merkittävin on varsinainen tulipesä, jossa palaminen tapahtuu.

Kattila koostuu kahdesta paineastiaosasta; tulipesästä ja konvektio-osasta. 

Tämä kokonaisuus on eristetty hyvin (120 mm villa) ja ympäri kiertävät seinät on muurattu 2,5 m korkeudelle asti. Lämpötilan kesto on n. 1500 astetta celsiusta.

Tulipesä ja konvektio-osa ovat yhteydessä toisiinsa vesijäähdytteisellä ja muuratulla kanavalla ja vesiputket kiertävät tulipesän ja konvektion-osan välillä.

Tulipesä on suorakaiteen mallinen ja membraaniseinärakenteeksi kutsuttu. Membraanirakenteessa on vierekkäisiä putkia, jotka on hitsattu kiinni toisiinsa lattaraudoilla. Putkien ulkopuolella on paksu muuraus. Kattilan polttoaineena käytettävät seokset (kuori, hake, puru, kierrätyspuu) palavat tulipesässä ns. leijupedillä.

Leijupedin sivuseinät on muurattu oikean palamislämpötilan saavuttamiseksi, sekä eroosiolta suojaamiseksi. Tulipesässä kiertävien putkien sisällä virtaava vesi ottaa vastaan lämpöä ja samalla estää seinien ylikuumenemisen. Tulipesän sisällä pidetään alipainetta savukaasupuhaltimella ja palamisen happea säädetään sekundääripuhaltimella. Konvektio-osio on lämmön siirtoa varten, ja se on tuliputkirakenteinen. 

Vesi siirtää lämpöä ja piipusta tulee vesihöyryä.

Kattilassa (tulipesä + konvektio-osio) kulkevien vesiputkien yhteenlaskettu tilavuus on n. 65 m3. Sama määrä vettä mahtuisi esim. Haapajärven uimahallin terapia-altaaseen. 

Kattilassa vesi lämmitetään 146 asteeseen, ja jos lämpötila nousee sen yli, kattilan pääsäädin laskee polttoaineen määrää ja vastaavasti lämpötilan tippuessa alle 146 asteen, se lisää polttoainetta. Kattilasta kuuma vesi siirtyy lämmönvaihtimen kautta kiertoon, jossa sen lähtölämpötila vaihtelee 75 – 100 asteen välillä kun kaukolämpövesi lähtee ns. kylille, kun taas sahalle lämpö lähtee aina 120 asteisena.  

Merkittävä osa laitteistoa on savukaasun kierrätys ja savun matka tulipesästä piippuun kulkee seuraavasti: Konvektion läpi kaksi kertaa, sähkösuodattimen läpi kerran, savukaasupuhaltimeen, siitä pesuriin ja lopuksi piippuun. Osa savukaasusta kierrätetään vielä tarvittaessa takaisin tulipesään kiertokaasuna, jolla säädetään tulipesän pohjalla lepäävän petihiekan lämpötilaa.

Palamisprosessin päätteeksi syntyy savun lisäksi myös tuhkaa. Se erotellaan kolmen eri tuhkatyypin mukaan.

Pohjatuhka tippuu sulkupeltien läpi petihiekan mukana seulalle tai konttiin. Se kulkee vesijäähdyttimen läpi ja seula poimii talteen hiekan, joka kuljetetaan takaisin kattilaan. Takavetojen tuhka putoaa sulkusyöttimen läpi tuhkakuljettimelle ja viimeinen eli lentotuhka on savukaasujen mukana lähtevää tuhkaa. Sähkösuodatin poimii viimeisetkin tuhkat pois savukaasuista, ennen kun höyry tuprahtaa savupiipusta ulos. Kun tuhka on saatu talteen, se siirtyy lentotuhkakonttiin. Kontin tyhjennys tehdään talvella useammin, parikin kertaa viikossa, kun taas kesällä harvemmin, n. kerran viikkoon.

Automatiikasta huolimatta tarvitaan paljon kunnossapitoa ja huoltoa.

Kuten aikaisemmin jo mainittiin, on kaukolämpölaitoksessa paljon seurantaan, säätöön ja ohjaukseen liittyvää tekniikkaa. Sadat laitoksen sisällä olevat lämpö- ja paineanturit antavat erilaisia mittaustuloksia veden ja ilman paineista, virtauksesta, pinnoista, lämpötiloista ja muista määreistä päivittäin, viikottain, kuukausittain. Mittaustulosten perusteella voidaan määrittää ja ohjata säätöventtiilejä, pumppuja, puhaltimia, kuljettimia, ja muita laitoksen ylläpitämisessä tarvittavia komponentteja.

Kaikella mittauksella on tarkoituksensa, sillä se mahdollistaa automatisoinnin läpikotaisin ja laitosmiesten tehtäväksi jää säädöt, seuranta, jatkuva kunnossapito ja huoltotoimet.

Sähköä tarvitaan lämmön tuottamiseen, siksi sitä myös tuotetaan itse.

Laitoksen pyörittämiseen tarvitaan paljon sähköä. Kaukolämpölaitoksen moottorien, venttiilien, mittausten, automaation, valojen ja kaiken pyörittämiseen tehoja tarvitaan 200 – 400 kW, riippuen vuodenajasta ja monesta muusta.

Sähkön tarve vaihtelee siis hetkittäin, mutta vuosikulutus on n. 2500 MWh. Sähkökatkoja varten laitos on varustettu 800 kVA generaattorilla.

Yleisesti uusi biohybridilaitos on tuonut Haapajärvelle valtavasti hyötyjä, joista yksi tärkeimmistä on sen puhtaamman palamisen mahdollistaminen. Lämmön historiikki kertoo, että “vanhoina hyvinä aikoina” tuhkaa leijaili kaukolämpölaitoksen piipuista keskustan alueella niin, että valkoiset lakanat muuttuivat ulkona kuivauksen jälkeen harmaiksi.  

Puhtaamman ympäristön lisäksi laitoksen pesurit mahdollistavat sen, että lämpöä saadaan enemmän talteen. Häiriöitä laitoksella on muutenkin yleisesti huomattavasti vähemmän. 

Kaukolämpö on luotettava ja tehokas lämmitysmuoto ja se kehittyy jatkuvasti uusien innovaatioiden myötä. Myös tehokkuutta ja ympäristöystävällisyyttä voidaan tulevaisuudessakin parantaa ja siitä hyvä esimerkki on nyt kevättalvella Haapajärven lämpölaitokselle asennettu ORC-laitteisto, jolla tuotetaan kaukolämmöstä sähköä laitoksen omiin tarpeisiin.  

ORC-laitteen tuotto vaihtelee 50 – 250 kW, joka parhaimmillaan puolittaa talvisin tarvittavan sähkön biohybridilaitoiksen oman sähkönkulutuksen osalta.

Tämän kattavan paketin infoa Haapajärven biohybridilaitoksesta kertoi

Mikko Rajala, laitosmies, Haapajärven Lämpö Oy:ltä.