Ylikriittinen CFB-kattila

Korkea hyötysuhde, erinomainen polttoainejoustavuus

Korkean hyötysuhteen CFB-kattilat perusvoiman tuotantoon:
Korkean hyötysuhteen lisäksi teknologian keskeiset kilpailutekijät ovat erinomainen polttoainejoustavuus, tulipesän lämpötilaolosuhteista johtuvat matalat NOx-päästöt sekä tulipesässä tapahtuva rikinsidonta.
CFB-teknologian polttoainejoustavuus on merkittävä kilpailutekijä nykyisillä energiamarkkinoilla sekä polttoaineiden hintakilpailukyvyn että CO2-päästöjen hallinnan kannalta.

VTT:n CFB-pilotkokoluokan koelaite mahdollistaa palamisprosessin tulipesäilmiöiden systemaattisen kokeellisen tutkimisen. Koelaite on kattavasti instrumentoitu. Näytteenottoyhteet niin tulipesäalueelta kuin laitteen muista osista mahdollistavat kattavasti sekä kiintoaine- että kaasumaisten näytteiden ottamisen prosessin eri vaiheista. Nämä yhdistettynä käytössämme oleviin prosessimallinnustyökaluihin ovat luoneet valmiudet systeemaattiseen CFB-kattiloiden prosessikehitykseen yhteistyössä teollisuuden kanssa.

Vahvuutemme kiertoleijupolton prosessikehityksessä

Keskeinen vahvuutemme on koetoiminnasta saatavan mittaus- ja prosessitiedon yhdistäminen koelaiteympäristöön kehitettyyn prosessimallinnukseen. Hyödynnämme näitä valmiuksia CFB-prosessin tulipesäilmiöiden ymmärtämisessä. Keskeisiä prosessiin liittyviä ilmiöitä ovat materian käyttäytyminen tulipesässä, lämmönsiirto, tuhkan käyttäytyminen, emissioiden muodostuminen ja hallinta jne. Käytössämme on myös CFB-polttoprosessin dynaaminen simulointimalli, jota hyödynnetään mm. polttoainespesifisten dynaamisten ilmiöiden selvittämisessä. Uusimpana tutkimusalueena CFB-kattiloiden osalta on kehitystyö, jossa tavoitteenamme on integroida aurinkoenergia perinteiseen CFB-voimalaitokseen. Tavoitteena on, että CO2-päästöjä voidaan tällä tavalla edelleen vähentää. Tavoitteenamme on saavuttaa päästötaso, joka on alle 500 g/kWhel.

Käytössämme oleva tutkimuslaitteisto yritysten tuotekehityksen ja liiketoiminnan tukena

VTT:llä on käytössä maailmanmittakaavassa tunnustetut leijupolttokoelaitteet (CFB ja BFB). Polttoaineteholtaan laitteet ovat CFB 50–100 kW ja BFB 20–30 kW polttoaineesta riippuen. Yhdistämällä koetoiminnasta saatavat tulokset prosessimallinnustyökaluihin kehitämme osaamistamme CFB-prosessiymmärryksessä. Mallinnustyökalujen avulla pystymme skaalaamaan pilotkokoluokan tulokset vastaamaan täydenmittakaavan laitoksia. Käytössämme on myös bench scale -kokoluokan laitteisto, jota voidaan ajaa sekä BFB- että CFB-moodissa. Tällä laitteella selvitämme palamisprosessien ali-ilmiöitä, kuten rikin sidonnan ilmiöitä, kalkin reaktiivisuutta, NOx-kemian ilmiöitä, materian käyttäytymistä jne. ja tuotamme parametrejä prosessimalleihin. CFB-kattiloihin liittyvää kehitystyötä on tehty laajassa kansainvälisessä verkostossa useiden EU-rahoitteisten hankkeiden puitteissa (HIPE CFB, CLEFCO, CFB800, FlexiBurn, O2GEN). Hankkeissa on ollut mukana erittäin vahva teollinen konsortio. VTT:n vahvaa osaamista sekä leijupolton koetoiminnassa että prosessimallinnukessa ovat päässeet hyödyntämään niin eurooppalaiset voimayhtiöt kuin kattilalaitetoimittajat.