Sähköä ja lämpöä tuottavien kokonaisenergialaitosten käyttövarmuuden parantaminen. Osa 2. Kokeet neste- ja maakaasulla

Matti Kytö, Tom Eklund, Nils-Olof Nylund

    Research output: Book/ReportReport

    Abstract

    Kokonaisenergialaitos on moottorin ja generaattorin yhdistelmä, jossa sähkön lisäksi hyödynnetään moottorin hukkalämpö. Julkaisussa käsitellään moottorikokoita maa- ja nestekaasulla (propaani) moottoridynamometrissä sekä kokeita nestekaasulla kokonaisenergialaitoksessa. Moottorina käytettiin kolmisylinterisestä dieselmoottorista muunnettua ottomoottoria. Muunnos tehtiin asentamalla ruiskutussuuttimien tilalle sytytystulpat ja ruiskutuspumpun tilalle, virranjaotin sekä alentamalla puristussuhde mäntiä sorvaamalla. Pakokaasut puhdistettiin kolmitoimikatalyytin avulla. Moottoridynamotmetrissä kaasuilla saavutettiin 34 - 35 %:n maksimihyötysuhde. Vastaava dieselmoottorin hyötysuhde on 36 - 37 %. Ahtamattomaan dieselmoottoriin verrattuna kaasuilla saavutettiin 1 - 3 kW korkeampi teho koko kierroslukualueella, nestekaasulla noin 2 kW korkeampi kuin maakaasulla. Maksimiteho oli 49,5 kW. Propaania polttoaineena käyttävän kokonaisenergialaitoksen hyötysuhde oli 78 - 82 %. Sähköä tuotettiin 10 kW:n teholla noin 16 %:n hyötysuhteella ja 30 kW:n teholla noin 26 %:n hyötysuhteella. Pienillä tehoilla apulaitteiden tarvitsema runsaan 1 kW:n teho rasittaa selvästi hyötysuhdetta. Kokonaishyötysuhteesta pakokaasuista talteen otetun lämmön osuus oli noin 20 % ja jäähdytysnesteestä hyödynnetyn lämmön osuus 34 - 44 %. Puhdistamattomien pakokaasujen päästöarvot olivat suuremmat kuin vastaavan dieselmoottorin arvot, mutta kolmitoimikatalysaattori puhdisti pakokaasut erittäin tehokkaasti. Konversioaste oli 1000 käyttötunnin jälkeen hiilimonoksidilla (CO) ja palamattomilla hiilivedyillä (HC) vähintään 97 %. Typen oksidien (NOx) konversioaste oli 20 ja 30 kW:n kuormilla yli 95 %, 10 kW:n kuormalla 75 %. Automaattinen seoksen säätö piti seoksen pienellä kuormalla hieman liian laihana. Puhdistettujen pakokaasujen päästöarvot mg/MJ polttoainetta ja g/kWh sähkötehoa olivat: NOx 21 - 350 mg/MJ ja 1 - 7 g/kWh, HC 1 - 5 mgMJ ja < 0,01 g/kWh, CO 2 - 6 mg/MJ ja < 0,1 g/kWh.
    Original languageFinnish
    Place of PublicationEspoo
    PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
    Number of pages52
    ISBN (Print)951-38-3536-7
    Publication statusPublished - 1989
    MoE publication typeD4 Published development or research report or study

    Publication series

    SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
    Number654
    ISSN0358-5077

    Keywords

    • dual-purpose power plants
    • total energy systems
    • power generation
    • electric power
    • thermal power
    • operation
    • safety
    • natural gas

    Cite this

    Kytö, M., Eklund, T., & Nylund, N-O. (1989). Sähköä ja lämpöä tuottavien kokonaisenergialaitosten käyttövarmuuden parantaminen. Osa 2. Kokeet neste- ja maakaasulla. VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 654