Optimizing pulp mill's energy efficiency

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2011
Major/Subject
Energiatalous ja voimalaitostekniikka
Mcode
Ene-59
Degree programme
Language
en
Pages
117 s. + liit. 14
Series
Abstract
The aim of this thesis was to found steam saving possibilities in order to increase electricity production in a non-integrated pulp mill. Two different kinds of pulp mills were studied, a softwood mill with seasonal fluctuation and hardwood mill with steady conditions throughout the year. The value of steam in this Thesis is defined according to the value of electricity that can be produced by the steam in a condensing turbine. In a modern pulp mill, large quantities of secondary heat are often available but economically sound utilization might not be possible due to its low temperature level. By optimizing the usage of these secondary heat streams by the means of process integration, energy saving possibilities was found. The process modifications proposals include hot water production in cooking plant in order to obtain higher temperature than design level, heat recovery from bleaching plant effluents to warm and white water and heat recovery from lime kiln flue gases. Also, digester evaporator (DEVAP) is introduced. Evaporation plant design studies found that optimal steam pressure for LP-steam in the evaporation plant varies between 4 to 5 bar(a) depending on the electricity price. In green field pulp mill projects it was found profitable to investment (with various electricity prices) in evaporator that can produce firing liquor with 80 % d.s. content throughout the year, regardless of variations in weak lack liquor d.s. content.

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli löytää höyrynsäästömahdollisuuksia sähkön tuotannon lisäämiseksi integroimattomassa sellutehtaassa. Tutkimuskohteena oli kaksi erityyppistä sellutehdasta. Ensimmäinen tehdas käyttää raaka-aineenaan lehtipuuta ja sijaitsee alueella, jossa vuoden aikojen vaihtelut ovat prosessin kannalta merkityksettömät. Toisessa tehtaassa sen sijaan vuoden ajat on otettava huomioon. Tässä tehtaassa raaka-aineena on havupuu. Höyryn arvo on tässä työssä määritetty sen lauhdeturbiinissa tuottaman sähkön arvon mukaan. Modernissa sellutehtaassa on usein suuria määriä sekundäärilämpöä tarjolla, mutta taloudellisesti kannattava hyödyntäminen ei välttämättä ole mahdollista sen alhaisesta lämpötilasta johtuen. Energiansäästömahdollisuuksia löydettiin optimoimalla sekundäärilämpövirtoja prosessi-integraation keinoin. Ehdotukset prosessimuutoksiksi pitävät sisällään kuuman veden tuotannon keittämällä suunnittelulämpötilaa korkeamman lämpötilan saavuttamiseksi, lämmön talteenoton valkaisun suodoksista sekä lämpimään että kiertoveteen ja lämmön talteenoton meesauunin savukaasuista. Myös keittämö haihdutin (digester evaporator, DEVAP) esitellään. Haihduttamon suunnitteluun liittyvä tutkimus osoitti että optimaalinen matalapainehöyryn paine vaihtelee 4 ja 5 barin(a) välillä sähkönhinnasta riippuen. Uusissa tehdashankkeissa todettiin kannattavaksi investoida haihduttamoon, Joka pystyy tuottamaan polttolipeää 80 % kuiva-ainepitoisuudessa vuoden ympäri huolimatta laihalipeän kuiva-ainepitoisuuden vaihteluista.
Description
Supervisor
Ahtila, Pekka
Thesis advisor
Hiltunen, Jari
Keywords
energy-efficiency, energiatehokkuus, process integration, prosessi-integraatio, secondary heat, sekundäärilämpö, pulp mill, sellutehdas
Other note
Citation