Viimeisimmät julkaisut

Bioenergialaitos yhdisti Järvenpään ja Hyrylän kaukolämpöverkot

Fortumin uusi biopolttoainetta hyödyntävä voimalaitos valmistui Järvenpäähän kesällä 2013. Voimalaitos tuottaa noin 85 prosenttia Järvenpään ja Hyrylän käyttämästä vuosittaisesta kaukolämpöenergiasta. Prosessissa syntyvä sähkö myydään sähköpörssiin.

Teksti: Jari Peltoranta
Kuvat: Kari Erkkilä

FortumBio1716Kyseessä on sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitos, jonka pääpolttoaineena ovat puujakeet. Laitoksessa on valmius myös turpeen polttoon, projektipäällikkö Heikki Jaakkola Fortum Power and Heat Oy:stä kertoo.

Laitoksen vuosituotanto on noin 280 GWh lämpöä ja noin 130 GWh sähköä, jotka tuotetaan tehokkaalla yhteistuotannolla, jossa pystytään hyödyntämään lähes 90 prosenttia polttoaineen energiasta.

Hankkeen yhteydessä Järvenpään keskustan ja Hyrylän kaukolämpöverkot yhdistettiin noin 8 kilometriä pitkällä yhdysputkella. Putkilinja rakennettiin Järvenpääntien varressa kulkevan kevyen liikenteen väylän viereen.

Hiilidioksidipäästöihin 80 prosentin pudotus

FortumBio1709Laitoksen arvioidaan pudottavan hiilidioksidipäästöjä lähes 80 prosenttia aiempaan verrattuna. Pääosa laitoksen käyttämästä puujakeesta on metsähaketta. Sen lisäksi laitos hyödyntää puhdasta puumursketta, joka on peräisin rakentamisesta, teollisuudesta ja kaupan alalta. Lisäksi laitos voi polttaa metsäteollisuuden sivutuotteita, kuten puun kuorta ja purua.

Metsähake ja muu laitoksen käyttämä polttoaine ovat uusiutuvaa polttoainetta, joka muuten jäisi hyödyntämättä. Polttoaine itsessään ei tuota nettopäästöjä hiilidioksidin osalta, mutta sen käsittely, korjaaminen ja kuljetus aiheuttavat jonkin verran päästöjä. Paikallisten polttoaineiden hankinta, kuljetus ja käsittely työllistää noin 80 henkilöä eli laitos on merkittävä työllistäjä.

– Kulutushuippuja varten eli lähinnä talven huippupakkasille verkossa on huippuvesikattiloita. Lisäksi voimalatontille on rakennettu kolmen kattilan kaasukäyttöinen vesilaitos, jossa on yhteensä noin 60 MW vesikattilatehoa, Jaakkola kertoo.

Ennätysmäärä porapaaluja

– Tämä tontti oli rakentamisen kannalta aika epäkiitollinen paikka, mutta logistisesti kuitenkin hyvä, koska se sijaitsee lähellä suuria liikenneväyliä, kohteen rakennuttajakonsulttina toiminut Jarno Rannikko Pöyry Finland Oy:stä luonnehtii.

FortumBio1721Noin 2,5 hehtaarin laajuisella tontilla oli 10–30 metrin paksuudelta häiriintymisherkkää savimaata ja lisäksi alueella on paineellinen pohjavesi. Maaperätutkimusten mukaan paikalla oli lisäksi odotettavissa pitkäaikaista maaperän painumaa. Suuri osa pihamaasta piti stabiloida ja rakennusperustat paaluttaa raskaasti.

– Saven häiriintymisherkkyydestä johtuen betonisia lyöntipaaluja ei voitu käyttää, koska paaluväli olisi tullut savelle liian tiheäksi. Lyöntipaalutus olisi mahdollisesti häiriinnyttänyt koko savikentän. Siksi käytimme ainoastaan porapaaluja, jotka kestävät kolminkertaisen kuorman teräsbetonipaaluun verrattuna, infrarakennusurakasta vastannut työpäällikkö Juha Vunneli YIT Rakennus Oy:stä kertoo.

Porapaalutuksia tuli kaikkien rakennusten, kolakuljettimien ja siilojen alle. Kaikkiaan tarvittiin noin 17 kilometriä porapaalua.

– Ilmeisesti Suomessa ei ole koskaan tehty näin suurta määrää porapaaluja näin nopeassa aikataulussa eli reilussa kahdessa kuukaudessa. Meillä oli parhaimmillaan kuusi porapaalukonetta, viisi stabilointikonetta sekä neljä kaivinkonetta paikan päällä töissä, Vunneli kertoo.

Suurin osa liikennöinti- ja piha-alueista stabiloitiin, jotta raskas liikenne ei tuottaisi painumia piha-alueella. Rakennusten vierialueille tehtiin lisäksi joitakin kevennysrakenteita EPS-kevennyksillä. Samalla rakenteet palvelivat routaeristeenä. Pihaa asfaltoitiin noin 9000 neliötä.

Monen osan urakka

FortumBio1711Hankkeen toteutussuunnittelu alkoi kesällä 2011. Kokonaisurakka oli jaettu moneen eri osaan eri rakennusten ja töiden suhteen. Paalutus- ja maanrakennustyöt olivat omina urakoinaan eri rakennuksille, samoin perustustyöt. Päärakennuksen kattilarakennus sekä siihen kytkeytyvä turbiini- ja automaatiorakennus olivat nekin erillisiä urakoita, kuten polttoaineen käsittelylaitoskin.
Eri urakoita tehtiin ajallisesti limittäin.

– Hankkeen aikataulu oli erittäin haastava, kuten monen päällekäisen eri urakan työvaiheiden yhteensovittaminenkin, rakennusurakasta vastanneen YIT Rakennus Oy:n työpäällikkö Kari Uusitalo kertoo.

Rannikon mukaan voimalaitoksen perustusrakenteet ovat hyvin massiivisia toimistorakentamiseen verrattuna. Kattila- ja turbiinirakennus on perustettu noin metrin paksuisen paalulaatan päälle. Myös piipulla ja savikaasupuhdistusalueella on hyvin massiiviset perustukset. Lisäksi päärakennuksessa on paljon kaapelointeja, mikä teki holvien rakentamisesta vaativaa.

– Rakenteita jouduttiin rei´ittämään hyvin paljon, koska rakennepäätöksiä jouduttiin tekemään jo ennen kuin tiedettiin, mitä laitteita laitokseen tilataan. Rakentamisen lisäksi laitoksen pääjärjestelmien eli kattilalaitoksen, turbiinilaitoksen ja polttoainejärjestelmien hankinnat sekä rakennuttajan muut erillishankinnat, kuten putkistot, siltanosturit ja muut erikoislaitteet olivat
myös erittäin suuressa roolissa tässä hankkeessa, Jaakkola kertoo.

Laitoksen sydämenä toimiva raskas turbiinilaitteisto toimitettiin viimeisten laitteiden joukossa. Haalausta varten piti salin ulkoseinään jättää 25 m²:n kokoinen aukko. Turbiinilaitteisto nostettiin tammikuussa seinäaukosta sisään kolmena komponenttina 20 asteen pakkasessa.

Teräsrakenteinen kattilarakennus

FortumBio1710– Varsinainen polttokattilarakennus on kokonaan teräsrunkoinen ja välitasoineenkin teräsrakenteinen rakennus. Ulkoseinät ovat Paroc-elementeistä, kattilarakennuksen toteutuksen EPCM-urakan projektipäällikkö Erkki Jokilehto Metso Power Oy:stä kertoo. Kattilassa poltettavalla puujakeella tuotetaan höyryä sähkön ja kaukolämmön tuotantoon.

– Noin kuusi metriä kanttiinsa olevassa, lähes 30 metriä korkeassa tulipesässä on hiekkaa pohjalla. Käytettävä polttoaine on kosteaa tai märkää, eli se ei syty välittömästi palamaan, vaan tarvitsee polton taustalle hehkuvan lämpimän pedin, joka auttaa polttoainetta syttymään ja palamaan, Jokilehto havainnollistaa.

Kattilassa ja muissa prosessiin liittyvissä laitteissa on lähes sata kilometriä erilaisia mutkilla olevia putkia. Lisäksi kattilalaitoksessa on savukaasuille erilaisia puhdistus- sekä hyötysuhdetta parantavia kostutuslaitteita.

Kattilan savukaasuista otetaan talteen noin 15 MW energiaa, joka siirretään savukaasupesurin kautta kaukolämpöön. Laitoksen savupiipusta tulee ulos lähinnä hiilidioksidia ja vesihöyryä. Biopolttoaineen poltosta syntyy pienehkö määrä pohjatuhkaa, jota voidaan hyödyntää esimerkiksi maanrakentamisessa.

Laitoksen kaukolämpöjärjestelmässä on kaksi lämmönvaihdinta, joilla kaukolämpöjärjestelmässä kiertävä vesi lämmitetään. Kaukolämpöpumpuilla kierrätettävä vesi palaa takaisin kaukolämpölaitokseen ja vesi lämmitetään uudelleen lämmönvaihtimilla, minkä jälkeen kuumentunut vesi pumpataan taas uuteen kiertoon kaukolämpöputkistoon.

Järeä turbiinipeti

FortumBio1708Turbiini- ja automaatiorakennus on betonipilari, -palkki ja -elementtirunkoinen. Paikallavaletut lattiaholvit on tehty kuorilaattojen päälle. Jäykistävät porrastornit ovat liukuvalettuja.

– Sähköä tuottava turbiini pyörii tuhansia kierroksia minuutissa ja se tärisee voimakkaasti, jos perustan rakenteessa on vähänkään ominaisvärähtelyä. Siksi turbiini on sijoitettu turbiinipedin
päälle, joka on irti muista turbiinisalin rakenteista. Näin värähtely saadaan eliminoitua, Rannikko kertoo.

Turbiinipedin pilarit ovat elementtirakenteisia, ja itse turbiinipeti on 1,9 metriä paksu betonilaatta. Turbiinipeti painaa 400 tonnia ja itse turbiini 180 tonnia, eli betonipilareiden päällä on 580 tonnin paino. Koko kelluva rakenne seisoo 55-tonnisten betonielementtipilarien varassa.

– Pedin ja pilareiden välissä on jousipakat, jotka kannattelevat petiä ja turbiinilaitteistoa. Jotta jousien ennakot olisivat oikein, niiden korkeussuuntainen asettaminen piti tehdä hyvin tarkasti, jotta pedin pinta olisi samassa tasossa muun turbiinisalin kanssa, Rannikko kuvailee.

Kattilarakennuksen vieressä on toimisto- ja turbiinisali, joiden suojaksi on tehty betonielementtirakenteinen paineseinä, jonka mitoituksessa on huomioitu 5kN/m²:n painekuorma, joka seinän pitää kestää mahdollisessa kattilan räjähdystilanteessa.

Toimisto-osassa on kaksi toimistotilaa: voimalaitoksen käyttöorganisaation tilat 11 hengelle ja kaukolämpöverkon toimistotilat noin kuudelle henkilölle. Toimistojen alapuolinen rakennusosa on sähkö- ja automaatiojärjestelmätilaa.

Kaksi polttoainesiiloa

FortumBio1718Saapuvalle polttoaineelle on kaksi purkupaikkaa, josta bioraaka-aine ensin seulotaan ja murskataan tasakokoisiksi jakeiksi. Lasti punnitaan, puretaan, analysoidaan ja siirretään kuljettimilla kahteen 3000 kuutiometrin siiloon.

– Polttoaineessa on melko paljon eri puulajikkeita, joten niistä pyritään sekoittamaan mahdollisimman tasalaatuinen seos poltettavaksi, Jaakkola sanoo.

Siilojen tilavuus riittää viikonlopun yli maanantaiaamuun saakka, eli viikonloppuna ei normaalisti tarvita polttoainekuljetuksia.

Standardilaitokset tavoitteena

Fortumilla on tavoitteena standardoida rakennettavat voimalaitokset mahdollisuuksien mukaan. Kulloinkin tarvittava laitoksen koko on aina tapauskohtainen ja riippuvainen kohteen kaukolämpöverkon lämpökuormasta. Saman kokoluokan kaukolämpöverkoissa voidaan helposti hyödyntää standardiratkaisuja.

– Olemme rakentaneet tämän kokoluokan laitoksia kaksi kappaletta Viroon ja yhden Latviaan. Latvian laitos on itse asiassa identtinen tämän Järvenpään laitoksen kanssa, Jaakkola kertoo.

Järvenpään biovoimalaitos

Rakentamisaika : 10/11–6/13
Rakentamisen kustannus : Rakennukset 22 milj. euroa (alv 0%)
Kokonaishanke : 81 milj. euroa
Rakennuttaja : Fortum Power and Heat Oy
Rakennuttajakonsultti : Pöyry Finland Oy
Rakennusurakointi : YIT Rakennus Oy
Kattilatoimittaja : Metso Power Oy
Kattilarakennusurakoitsija : Kavamet Oy

 

Facebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmailFacebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmail