Keuruun Lämpövoima Oy

A_Keuruu_F0001 Vastavalmistunut Keuruun voimalaitos on suunnanantaja suomalaisessa energiateollisuudessa. Se on tehokas ja ympäristöystävällinen energiantuotantolaitos.

– Hyödyt entiseen verrattuna ovat huikeat. Lämmön tuotantokapasiteetti kolminkertaistuu, ja lisäksi sähköntuotannon ja samalla laitostontilla olevien kattiloiden yhteenlaskettujen tehojen ylittäessä 20 MW Keuruun Lämpövoima Oy on päästökaupassa mukana. Lisäksi haluan painottaa, että ympäristökuormitus pienenee murto-osaan, kun savukaasut ja savukaasujen lauhdevedet puhdistetaan tehokkaasti uuden järjestelmän piirissä. Asiakkaamme, joita on noin 210 kappaletta, saavat siis aitoa vihreää lämpöä, Tapio Ollila toteaa tyytyväisenä.

Hankkeen Koordinointi

– Projektin pääsuunnittelijana ja projektivastuullisena konsulttina toimi Chemitec Consulting Oy, jolle alihankkijoina toimivat Insinööritoimisto Controlteam Oy, joka suoritti perustus- ja rakennesuunnittelun. Arkkitehtitoimisto Jorma Kaasinen Oy vastasi arkkitehtisuunnittelusta, lvi- ja layoutsuunnittelun laati meille Elomatic Oy:n Jyväskylän ja Seinäjoen toimistot. Turbiinilaitossuunnittelusta ja konsultoinnista vastasi Norrcas Oy. Muut pienehköt suunnittelukokonaisuudet tilaaja hankki suoraan itse, kertoo Markku Ollakka Chemitec Consulting Oy:stä.

Biovoimalaitos MW Power toimi koko projektin pääurakoitsijana perustustöiden valmistumisen jälkeen ja vastasi samalla koko voimalaitoshankkeen työturvallisuusasioista. – Keuruun Lämpövoima Oy hoiti hankinnat itse, mutta käytti apunaan ja tarjousvertailussa Chemitec Consulting Oy:tä ja sen alihankkijoita, Ollakka kertoo.

Hankkeen erityspiirteistä ja niiden vaikutuksesta päätöksentekoon Markku Ollakka toteaa, että teknistaloudelliset tarjousvertailut vaativat erityistä huomiota, kun otetaan huomioon julkisen hankinnan ehdot. – Tämä tekee vertailuista vaativia. Myös aikataulujen yhteensovittaminen ja sovitussa valmistumisaikataulussa pysyminen ei sallinut otteen löystymistä: Vilkkaimpaan rakennusaikaan voimalaitosalueella työskenteli lukuisia eri yrityksiä, yli 150 henkeä. Muutoksen hallinta vaati kokemusta ja pani osaajankin koetukselle.

Prosessin rakentaminen

Keuruun voimalaitosprosessi on state of art tekninen toteutus. Leo Kotliar MW Powerista kertoo toiminnan periaatteista seuraavaa:

– Kyseessä on alhaalta tuettu, höyrylieriöllä varustettu luonnonkiertokattila. Luonnonkierrolla tarkoitetaan sitä, että kattilakierto perustuu laskuputkissa virtaavan veden ja kattilan seinissä virtaavan höyry-vesiseoksen väliseen tiheyseroon, jolloin nosteen vaikutuksesta raskaampi vesi virtaa alaspäin ja kevyempi höyry-vesiseos ylöspäin. Höyrylieriöstä kylläinen höyry johdetaan kolmivaiheisiin tulistimiin, missä höyryarvot säädetään turbiinin vaatimalle tasolle. Turbiinista matalapainehöyry ohjataan kaukolämpösiirtimelle, missä tehdään kaukolämpövettä. Lauhteet pumpataan takaisin kaukolämpösiirtimestä syöttövesisäiliön kautta kattilaan. Korkeapainehöyry voidaan myös ohjata reduktioaseman kautta ohi turbiinin, suoraan kaukolämpösiirtimelle.

Laitos on suunniteltu siten, että normaalikäytön aikana kaikki lisävedet otetaan järvestä. Lisäveden käsittely tapahtuu järviveden esikäsittelylaitoksessa UF-prosessissa, demineralisointilaitoksessa RO-prosessissa.

– Prosessi on tehokas ja taloudellinen: Kattilan hönkähöyryn ja turbiinin jäähdytyspiirin hukkalämpö otetaan talteen, myös käytännössä kaikki lauhteetkin hyödynnetään. Laitos on niin ikään varustettu järvivesijäähdytykseen perustuvalla apujäähdytysjärjestelmällä. Tämä tekee mahdolliseksi sen, että sähköntuotanto voi jatkua, vaikka kaukolämpökuorma olisi hyvin pieni, tai jos sitä ei ole ollenkaan, Kotliar kertoo.

Laitoksen pääpolttoaineina ovat jyrsinturve ja puupolttoaineet. Puupolttoaineita tai jyrsinturvetta voidaan polttaa 0 – 100 % tai missä tahansa seossuhteissa. Vuositasolla puupolttoaineiden määrä on n. 80 % ja jyrsinturpeen määrä n. 20 % koko energiantuotannosta. Sytytyspolttoaineena käytetään pienehköt määrät kevyttä polttoöljyä.

Laitoksen polttoyksikkönä on leijukerrosarina. Leijukerros koostuu hiekka- ja tuhkakerroksesta, joka leijutetaan ilmalla ja kiertokaasuseoksella. Polttoaine putoaa polttoaineen syöttötorvesta leijukerrokseen, jossa se kuivuu, kaasuuntuu ja palaa täydellisesti.

A_Keuruu_F0022 Laitoksen korkea ekologisuusaste ei jää pelkästään polton ja hukkalämmön talteenoton tehokkuuden varaan.

– Savukaasujen puhdistusjärjestelmänä laitoksella on pussisuodatinjärjestelmä, joka on varustettu lisäksi aktiivihiilen ja kalkin syötöllä. Lisäksi laitoksessa on savukaasujen pesu- ja lämmöntalteenottojärjestelmä, jolla otetaan talteen loput päästöt. Savukaasujen pesu- ja lämmöntalteenottojärjestelmällä saadaan normaalisti piippuun menevästä hukkalämmöstä talteen parhaimmillaan yli 4 MW, joka on n. 20 % kattilatehosta. Savukaasujen loppulämpötila on piipussa n. 40 – 500C kun se olisi perinteisessä ratkaisussa yli 1000C astetta korkeampi. Lisäksi laitoksessa on jatkuvatoiminen päästömittausjärjestelmä, jolla mitataan online-toimintona muun muassa savukaasujen sisältämä kiintoainepitoisuus, Sen pitoisuus on normaalisti 0,02 mg / Nm3, SO2 pitoisuus on alle 10 mg / Nm3, ja HCl:n pitoisuus on normaalisti alle 0,1 mg / Nm3, Markku Ollakka kertoo.

Polttoaineen poltosta syntyvä tuhkakin voidaan hyödyntää.

– Tuhkaa voidaan käyttää Ramboll Finland Analytics Oy:n tekemän tutkimustulosten perusteella sekä pelto- että metsälannoitukseen. Tuhkan poiskuljetuksen laitokselta hoitaa jyrsinturpeen toimittaja Peat Bog Oy.

Pöly on biomassavoimalaitoksessa kriittinen tekijä ja se tulee hallita tehokkaasti. Keuruun Lämpövoima Oy:n kohdalla asiaan on panostettu samalla tarkkuudella kuin prosessin tehokkuuteen, lämmön talteenottoon ja polttoprosessissa syntyvän tuhkan hyödyntämiseen

– Polttoaineen vastaanotto- ja seulomoasemalla on pölynpoistoajojärjestelmä, joka normaalisti polttoainevaraston ovien ollessa kiinni käy 10 %:n teholla. Kun ajoneuvo purkaa turvetta tai haketta, nousee pölynpoistojärjestelmän teho heti sataan prosenttiin. Lisäksi polttoaineen vastaanottoaseman alapuolinen rakenne on täysin kapseloitu ja pölytiivis, joten laitteiden huolto voidaan suorittaa pölytiiviisti myös polttoaineen vastaanottoaseman alapuolisissa tiloissa.

Voimalaitoksella on lisäksi keskuspölynimurijärjestelmä putkistoineen voimalaitosrakennuksen, polttoaineen vastaanottoaseman alaosan sekä polttoaineen seulomo- ja murskaamorakennuksen sisällä, Leo Kotliar tiivistää.

Biomassaperäisen polttoaineen mukana saattaa seurata ei-toivottuja ainesosia, kuten kiviä ja metallinpaloja, muoviakin
– Laitoksen seulomo- ja murskaamorakennuksessa on magneettierotin, joka erottaa mm. polttoaineen seassa mahdolliset tulleet rautaesineet. Lisäksi laitos on varustettu kivitutkalla, joka erottaa polttoaineen seassa tulleet kivet äänen perusteella, ja poistaa löydetyt kivet hylkylavalle. Muut ylisuuret kappaleet menevät kiekkoseulan kautta ylitemurskalle murskattavaksi ja sen jälkeen kolakuljettimelle ja edelleen polttoon, vastaa Kari Anttila Formia Vesme Oy:stä.

Polttoaineesta lämpöä ja sähköä automaation avuin

Vaasa Engineering (VEO) on vaasalainen yritys, joka on erikoistunut sähkö- ja voimalaitosten sekä teollisuusprosessien sähköistykseen ja automaatioon.

VEO on toimittanut Keuruun lämpövoimalan kolmeen erilliseen urakkaan sähkösuunnittelua, laitteistoja, ohjelmistosovelluksia, sekä automaatiota ja instrumentointia prosessin laitteiden ohjaukseen. Toimitus on mittava sisältäen myös käyttöönoton ja koulutuksen. Toisin sanoen VEO on toimittanut laitokseen sen keskushermoston ja aistimet, joilla valvotaan, seurataan ja ohjataan lämmön ja sähköntuotannon etenemää.

Suurin VEO:n urakkatoimitus käsitti voimalaitoksen automaatio-, instrumentointi- ja sähköistyssuunnittelun ja laitteistot sekä toimituslaajuuden mukaisen projektinjohdon.

>Myyntipäällikkö Rami Luoma VEO:lta kuvaa automaation toimintaa seuraavasti:
– Automaatio valvoo ja ohjaa voimalaitoksen eri prosesseja itsenäisesti. Järjestelmä on toteutettu siten, että loppukäyttäjän ei tarvitse olla koko ajan paikanpäällä valvomassa laitoksen toimintaa. Automaation ohjelmasovelluksissa käytetään Vaasa Engineering Oy:n laatimia voimalaitoskirjastoja. Nämä ovat koeteltua tekniikkaa ja varmistavat osaltaan voimalaitoksen optimaalisen toiminnan. Automaatiolaitteiston järjestelmäratkaisun avulla normaali tuotannollinen käyttö ja valvonta tapahtuvat joko kaukokäyttö- tai paikallisvalvomosta, ja toimituksen automaatioaste takaa sen, että laitos voidaan käynnistää tai pysäyttää yhdellä käskyllä.

Järjestelmä mm. suorittaa jatkuvaa kattilan palamisprosessin optimointia, jonka avulla saavutetaan mahdollisimman puhdas ja vähäpäästöinen palaminen. Tämä omalta osaltaan parantaa laitoksen käytettävyyttä ja hyötysuhdetta. Raportointijärjestelmä laskee automaattisesti prossessiarvot ja raportoi lasketut suureet tunti-, päivä- ja kuukausitasolla.

VEO käyttää projekteissaan tunnettujen kansainvälisten yritysten laitteita ja komponentteja. Sen lisäksi voimalaitoksella tulee olla myös viranomaishyväksytty ja prosessinohjausautomaatiosta erillään oleva turva-automaatiojärjestelmä, jonka avulla suojaudutaan henkilö-, ympäristö- tai omaisuusvahinkoja vastaan.

Toinen VEOn toimitus tähän voimalaitokseen liittyy polttoaineen vastaanottoon, jossa VEO toimi Formia Vesme Oy:n alihankkijana. Toimitus on myös hyvä esimerkki siitä, miten ”rauta” ja sitä ohjaava ”hermosto” toimivat yhteen.

– Toimitimme heille kiinteän polttoaineen vastaanotto- ja kuljetinlaitteiston automaation, instrumentoinnin sekä prosessi- ja rakennussähköistyksen kokonaisuudessaan ja toimintoihin liittyvän suunnittelun, ohjelmointi- sekä projektinjohtotyöt.

– Automaatio ohjaa mm. polttoainemassan kuljetusta vastaanottorakennuksesta seulomoon ja sieltä kuljettimia pitkin kattilasiilolle. Me osaltamme toimitimme polttoaineen käsittelytekniikan ja rakennukset avaimet käteen -periaatteella. Tämä on tyypillistä prosessilaitosten rakentamisessa; tilaaja hankkii itselleen tekijöitä, jotka kykenevät toimittamaan suuria kokonaisuuksia omien alihankkijoittensa kanssa, toteavat Kari Anttila, liiketoimintayksikön johtaja Formia Vesme Oy:stä yhdessä Vaasa Engineering Oy:n myyntipäällikkö Rami Luoman kanssa.

Kolmas VEO:n toimitus käsittää voimalaitoksen sähköntuotannon ja jakelun laitteet, kuten generaattorimuuntajan, jonka avulla sähköä tuottavan generaattorin jännite muunnetaan yhteensopivaksi valtakunnan sähköverkon kanssa. Toimitukseemme sisältyi myös 11 000 kg painava generaattorimuuntaja. Määrällisesti asian voi ilmaista siten, että toimitimme voimalaitostyömaalle suurin piirtein neljä yhdistelmärekkalastillista sähkö- ja automaatiokomponentteja sekä asennusmateriaalia, kertoo Rami Luoma.

Rakennusurakat

Prosessilaitosten rakennusten rakentaminen voi erota esimerkiksi toimitilojen, koulujen sairaaloiden tai tehtaiden rakennuttamisesta merkittävästi. Lait ja normit määrittelevät prosessilaitosten rakennusten rakentamista samalla tavalla kuin muuta rakentamisen kenttää, mutta se, miten hankinta on toteutettu koko laitoksen kohdalla, jakautuu, kuten johtaja Kari Anttila toteaa, suuriksi erillisiksi laitosrakennuskokonaisuuksiksi.

– Hankimme omat laitoskoneistojen- ja kojeistojen rakennukset avaimet käteen toimituksena virolaiselta SCM Ltd:ltä, jonka verkostoon kuuluva huippumoderni runkokonepaja Latviasta toimitti rakennukset Suomeen ja suoritti asennustyön valmiille perustukselle, jonka oli rakentanut tilaajalle meistä riippumaton rakennusyritys.

Hestek Oy:n projektipäällikkö Reijo Nevalainen kertoo, että he ovat toimittaneet kattilarakennuksen perustuksilta ylöspäin:

– Olemme toimineet näin MW Powerin kanssa jo vuosia. Toimitukseen kuuluvat kattilarakennuksen runkorakenteet, kuorirakenteet, joka on siis Ruukin pelti-villa-pelti-elementtirakenne ja vesikatto. Lisäksi toimitukseen kuuluvat hoitotasot, Reijo Nevalainen kertoo.

Turbiini- ja toimistorakennusten urakoitsijana on toiminut Suomen Maastorakentajat Oy. Projektipäällikkö Jouko Pekkala antaa esimerkin siitä, miten moninainen alihankinnan ketju voi olla: – Rakentamamme osuuden bruttoala on 860 m2 ja rakennustilavuudeltaan se on 5540 m3. Teräsrunkotoimituksen urakoitsija oli Partsteel Oy Alavuudelta, maalaus ja laatoitustyöt suoritti Keuruun Maalaus- ja Mattotyö Ky. Väliseinä elementtien toimituksen teki MH Betoni, ontelolaatat toimittivat meille Parma Oy. Ikkunatoimitus tuli kahdestakin suunnasta eli Ikme Oy ja Lammi Ikkuna Oy, ja samoin ovitoimittajia oli kaksi, Saajos Oy ja Konteräs Oy. Hehkuvan punaiset SW- metallielementit olivat Parocin tuotantoa, Jouko Pekkala summaa.

Prosessilaitosten rakennustuotantoa voi siis luonnehtia suurten toimituskokonaisuuksien sarjaksi. Olennaista on siis kokonaisuuden koordinointi niin, että kaikki osuu kohdalleen.

Rakennesuunnittelun arki

Petri Seppänen Insinööritoimisto Controlteam Oy:stä kertoo Keuruun Lämpövoiman rakennushankkeesta rakenteiden suunnittelun kannalta:
– Suunnittelun alkuvaihe oli osaltamme kiireinen, sillä maarakennus ja – perustusurakka piti saada nopeasti laskentaan. Siksi laskentapiirustukset tehtiinkin toimittajien alustavien lay-out piirustusten pohjalla. Tämä oli meille viides samantyyppisen konseptin mukaan toteutettu voimalaitoshanke ja kykenimme hyödyntämään toimistomme kokemusta.

Sama kiire leimasi myös kattilarakennuksen suunnittelua, koska se eteni rinnan laitossuunnittelun kanssa. Aikataulu piti kuitenkin.

– Suunnitelmien sovittamisessa oli suurena apuna kohteen teräsrakenteiden suunnittelussa käytetty mallinnus, joka suoritettiin Tekla Structures ohjelmiston avulla.

Tilaajan korkeat toimituskriteerit nimittävät kaikissa hankkeissa palvelujen tarjoajia. Rakenteiden suunnittelun osalta tilaajalle oli hankkeessa tärkeää se, että valitut rakenneratkaisut kestävät ja ovat laadukkaita, siksi tilaaja panosti myös suuresti laadunvalvontaan.

Voimalaitokset ovat oma suunnittelugenrensä talonrakentamisessa.
– Kattilarakennuksissa joudutaan niiden korkeudesta ja tasoilla olevista suurista kuormista johtuen kiinnittämään erityistä huomiota rakennuksen jäykistämiseen. Esimerkiksi vinositeiden sijoittelussa on monesti haastetta kerrakseen, sillä laitoksen layout asettaa siteiden sijoittamiselle omat rajoitteensa. Höyrykattilalaitoksien kohdalla normaalista rakentamisesta poikkeavaa on onnettomuustilanteisiin varautuminen. Laitoksissa tarvitaan sekä paineenpurkautumis- että paineenkestäviä seiniä, Petri Seppänen kertoo.

Hän kertaa rakennekokonaisuudesta:
– Kaikki rakennukset on perustettu maanvaraisesti. Osalle perustuksista on tehty massanvaihto moreenin pintaan. Myös kalliota on jouduttu louhimaan. Perustuksilta noustessa ylös on kaikkien rakennusten rungoksi valittu teräsrakenne. Toimisto-osalla välipohjat on rakennettu ontelolaatoista. Kattilarakennuksen hoitotasot ovat ritilärakenteita. Vesikattojen kantavana rakenteena on profiilipelti ja eristeenä on mineraalivilla. Kylmissä rakennuksissa profiilipelti toimii vesikatteena.

Arkkitehtisuunnittelu

Arkkitehtuurisuunnittelu Keuruun Lämpövoiman rakennushankkeessa on Arkkitehtuuritoimisto Jorma O. Kaasisen käsialaa

– Tehtävä on ollut monipuolinen ja mielenkiintoinen, vaikka suunnittelun päälinjat sanelee itse prosessin layout eli laitteiden ja putkistojen sijoittelu. Lisähaasteen projektiin toi hankkeen jakautuminen usealle komponenttitoimittajalle ja urakoitsijalle, joita kaikkia ei oltu valittu rakennuslupaa jätettäessä. Myös varsinainen prosessi- ja laitesuunnittelu alkoi lupavaiheen jälkeen. . Kokeneen kattilatoimittajan MW Powerin esisuunnitelma oli kuitenkin tarkka, ja rakennusten päämittoja ei tarvinnut muuttaa jälkeenpäin, ainoastaan rakennuksen korkeus kasvoi LTO- ja turbiinisalin osalta hankkeen edetessä, rakennusarkkitehti Jorma O. Kaasinen kertoo työstään

Rakennus on massoitukseltakaan selkeä ja väritykseltään jopa positiivisen yllätyksellinen. Kaasinen kertoo, että värityksen suuntaviivat saneli rakennusten sijoittuminen osittain suojeltuun teollisuusympäristöön. Tontilla on julkisivuiltaan suojeltuja monimuotoisia tiilisiä tehdasrakennuksia, joihin uusien rakennusten tuli sopia. Julkisivujen pintamateriaaliksi harkittiin aluksi jopa tiililaattaverhouksen hankintaa. Kustannukset olisivat kuitenkin nousseet liian korkeiksi ja valintana oli muovipinnoitettu SW-metallielementti.

Kahdesta punaisesta väristä, tiilenpunainen ja tummanpunainen, tummanpunainen miellytti kakkia osapuolia. Näin myös syntyi selkeä ero nykyisen ja vanhan rakennuskannan välille. Tumma, mehevä punainen myös heijastelee rakennuksen toimintaa.

Väritykselle saatiin hyväksyntä Keski-Suomen museolta. Värityksessä, jolla on siis symbolinen arvo, pyrittiin myös selkeyteen, koska rakennusten ympärillä on paljon muita rakenteita ja laitteita, joiden peittoon rakennus osittain jää. Punainen piirtää rakennuksen muodon ja massan taidokkaasti esiin, Kaasinen miettii värityksen roolista osana arkkitehtuuria..

Arkkitehtonisesti jännittävän, mutta tarkemmassa tarkastelussa varsin kiinteästi rakennusteknisen ja jopa turvallisuuteen liittyvän rakennedetaljin muodostavat polttoaineen vastaanotto- ja seulomorakennuksen runkorakenteet.

A_Keuruu_F0007b – Pyrkimys pölyttömyyteen sisätiloissa johti siihen, että kantava ranka on sijoitettu lämpöelementtiseinien ulkopuolella. Samalla se kuitenkin elävöittää julkisivuja ja jopa korostaa rakennusten teknisyyttä.

Kysyttäessä arkkitehdin pääasiallisista tehtävistä, vastaa Kaasinen, että esisuunnitteluvaiheessa hän laati tontinkäyttösuunnitelmia ja laitoskomponenttien 3D-massoittelua yhdessä Elomatic Oy:n layout-suunnittelijan kanssa. Omana osiona oli tilaajan käyttöön tulevien tilojen luonnossuunnittelu.

– Eri laitetoimittajien valintojen, joista kattilatoimittaja oli tärkein, jälkeen, pystyimme laatimaan pääpiirustukset rakennuslupaa varten. Pääpiirustuksiin koottiin eri toimijoiden rakennukset, joiden ”raamit” oli jo pääosin sovittu tarjouspyyntövaiheessa. Lupavaiheesta voin mainita, että prosessi keskittyi luonnollisesti poistumistie- ja palomääräyksien vaatimien toimenpiteiden määrittämiseen. Urakkatarjousvaiheessa laadimme urakkalaskentapiirustukset ja -asiakirjat tilaajan hankinnassa olevia toimisto/korjaamo- ja turbiinirakennusosioita varten.

– Työpiirustusvaiheessa pidimme useita koordinaatiokokouksia, joissa soviteltiin toisiinsa rakennus- rakenne-ja LVISA- sekä prosessi- ja laitesuunnitelmia. Erityispiirteenä laitossuunnittelussa verrattuna muuhun rakentamiseen on se, että erilaisten prosessikomponenttien ja laitteiden hankinnat saattavat jatkua senkin jälkeen kun rakennukset on pääosin rakennettu. Näin ollen suunnitelmien muuttaminen ja täydentäminen jatkuu melkein koko rakentamisen ajan, rakennusarkkitehti Jorma O. Kaasisen summaa.

Lämpö on ihanaa ja sähkö pyörittää kotiemme laitteita

Kun ilta pimenee ja pakkanen paukkuu ulkona, on aika pistää kahviautomaatti porisemaan ja valmistella pikkuhaukattavaa illan elokuvanautinnon särpimeksi. Kaukolämpö takaa sen, että sohvaperunaa ei kesken jännärin ala paleltaa, vaan saattaapa käydä niinkin, että kovan työpäivän jälkeen sohva kutsuu unten maille.

Parasta keuruulaisille on se, että palvelun tarjoaja, Keuruun Lämpövoima Oy, on rakennuttanut maamme moderneimman, ekologisesti ja järkevästi energiaa tuottavan lämpövoimalan, joka samalla tuo etuja maallemme päästökauppojen myötä. Tässä Keuruu on siis suunnannäyttäjä mitä suurimmassa määrin.