Taustaa Kombilaitoksella tarkoitetaan yleisesti (maa)kaasuturbiinin ja höyrykattilan yhdistelmää. Kombikattila käsitellään yleensä erillään muista kattila- ja lämmönsiirtoratkaisuista siinä käytettyjen kytkentä- ja rakenne-erojen vuoksi. Lämmön talteenottokattilalla tavoitellaan yleensä suurempaa sähköntuotannon hyötysuhdetta. Kaasu- ja höyryturbiinin yhteenlaskettu sähköntuotannon hyötysuhde yltää jopa yli 50 prosenttiin.
Periaate Kaasuturbiinin jälkeen savukaasujen lämpötila on korkea (noin 550 celsiusastetta) samoin kuin ilmakerroin (noin 3 eli savukaasussa happea noin 15-16 %). Lämmön talteenottokattilassa savukaasujen lämpö siirretään normaaliin höyrypiiriin ja höyry edelleen höyryturbiiniin.
Lämmön talteenottokattilassa voi olla lisäpolttomahdollisuus, jossa hyödynnetään savukaasujen suuri ilmakerroin. Lisäpoltolla saadaan nostettua tuorehöyryn arvoja, mutta tämä ei ole aina tavoiteltavaa. Esimerkiksi Suomen kaukolämpöä ja teollisuuden vastapainehöyryä tuottavissa kombivoimalaitoksissa lisäpoltto on epäedullista rakennusasteen heikentymisen vuoksi.
Lisäpoltto voi kuitenkin erikoistapauksissa kannattaa, koska se mahdollistaa vastapainelaitoksissa toisistaan riippumattoman lämmön- ja sähköntuotannon. Lisäpolttomahdollisuus on siis yleensä olemassa, vaikka siihen turvaudutaan vain harvoin.
Jaottelua Lämmön talteenottokattiloita voidaan jaotella kahdella pääasiallisella tavalla: painetason ja lisäpolton mukaan. Paineinen höyrypiiri voi olla yhden, kahden tai kolmen painetason. Esimerkiksi kahden painetason höyrypiirissä on matala ja korkea painepiiri. Höyrykattila voi toimia luonnonkierrolla, jolloin säästetään pumppuinvestoinnissa.
Lämmön talteenottokattilassa voi olla mahdollisuus lisäpoltolle. Lisäpoltto voi olla rajoitettua, jolloin vain osa savukaasun hapesta kulutetaan, tai täydellistä. Rakenteeltaan lämmön talteenottokattilat voivat olla sekä pysty- että vaakamallisia.
Prosessi ja rakenne Savukaasut virtaavat kattilaan, jossa lämmönsiirrin putket ovat poikittain kaasuvirtaukseen nähden. Savukaasu kohtaa höyrypiiriin liittyvät lämmönsiirtimet järjestyksessä tulistin, höyrystin ja veden esilämmitin.
Yksinkertaisimmillaan kaasuturbiinin savukaasujen lämpö siirretään höyrypiiriin ilman lisäpolttoa. Jos kattilassa käytetään rajoitettua lisäpolttoa, se tapahtuu ennen tulistinta olevassa kanavassa. Lisäpolttoaineena voi olla esimerkiksi maakaasu tai öljy. Rajoitetussa poltossa savukaasun lämpötila nostetaan noin 750 asteeseen ja kattilarakenne voi olla sama kuin ilman lisäpolttoa.
Täydellisellä lisäpoltolla savukaasun lämpötila nostetaan lähelle 1000 astetta. Tämä vaatii jäähdytetyn rakenteen eli vesiputkikattilan. Kattilassa on tulipesä ja seinämillä polttimet. Polttoaine voidaan vapaasti valita.
Täydellinen lisäpoltto ei yleensä ole edullista, sillä se huonontaa rakennusastetta, on kallis investointi, monimutkaistaa laitosta, hankaloittaa käyttöä ja kunnossapitoa.
Lähdekirjallisuus
Huhtinen, M., Kettunen, A., Nurminen, P. ja Pakkanen, H. 2000. Höyrykattilatekniikka (5. uudistettu painos). Opetushallitus, Edita Oy. Helsinki.
sivun alkuun