Sekundäärienergian hyödyntäminen, hallinta ja raportointi hiomo-paperikone-integraatissa
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2004
Department
Major/Subject
Sovellettu matematiikka
Mcode
Mat-2
Degree programme
Language
fi
Pages
102 s. + liitt. 10
Series
Abstract
Paperitehtaan vesikiertojen sulkemisasteen kasvun myötä vesikiertojen lämpötilat nousevat. Tämä aiheuttaa ongelmia joissakin osaprosesseissa. Paperikoneelle mekaanista massaa valmistavassa kivihiomossa kiertoveden liian korkea lämpötila vaikeuttaa massan riittävän vaaleustason ylläpitämistä ja voi pahimmillaan johtaa jopa massan palamiseen. Hiomakoneiden suihkuvesien optimaalinen ja tasainen lämpötila on avainasemassa tuotettaessa homogeenista ja vaaleustasoltaan riittävän korkeaa hioketta sekä laadukasta mekaanista massaa sisältävää SC-paperia. Tämä työ tehtiin UPM-Kymmenen Rauman paperitehtaalla vuoden 2003 tammikuun ja joulukuun välisenä aikana. Työssä rakennettiin vastavirtalämmönvaihtimesta logaritmiseen keskilämpötilaeroon perustuva matemaattinen malli. Mallilla havainnollistettiin rakenteellisten ja toiminnallisten muutosten vaikutusta lämmönvaihtimen siirtotehoon. Työssä tutkittiin staattisen Balas-mallipohjan avulla Hiomo2 ja Paperikone2 välisen, työn aikana implementoidun, lämmönvaihdinlaitoksen aiheuttamaa muutosta Hiomo2-PK2-integraatin keskimääräiseen kesä- ja talvilämpötaseeseen. Vastavirtalämmönvaihtimen mallia hyödynnettiin lämmönvaihdinlaitoksen dynaamisissa simuloinneissa, joiden avulla tutkittiin ja kehitettiin lämmönvaihdinlaitoksen säätöä. Lämmönvaihdinlaitoksen automaatioastetta kasvatettiin työssä kehitetyllä hiomon 0-vesisäiliön lämpötilaa stabiloivalla kaskadisäädöllä. Kaskadisäädön avulla 0-vesisäiliön ja suihkuvesien keskimääräiset lämpötilat saatiin lähellä tavoitearvoa sekä niiden lämpötilavaihtelut vähenivät oleellisesti. Kivihiomon ja paperikoneen välille oikein toteutettu sekundäärienergian hyödyntäminen ja hallinta on myös energiataloudellisesti kannattavaa, koska se vähentää paperikoneen viirakaivoon syötettävän primäärihöyryn tarvetta ja tekee hiomon lämpötilaolosuhteista hallittavammat ja vakaammat. Työn lämmönvaihdinlaitosuusinnan tapauksessa voitiin osoittaa keskimäärin 1 MW:n ympärivuotinen lasku matalapainehöyryn kulutuksessa, mistä koituva vuotuinen säästö on 65 000 E/a. Lämmönvaihdinlaitosinvestoinnin nykyarvoksi saatiin 10 vuoden pitoajalla 155 000 E. Työn johtopäätös on, että staattinen ja dynaaminen simulointi ovat yhdessä erittäin tehokas apuväline prosessimuutosten suunnittelussa sekä oikeiden ajotapojen ja säädön kehityksessä. Jatkossa vastaavanlaisten lämmönvaihdinlaitosuudistusten suunnittelutyössä ja toteutuksessa on suositeltavaa käyttää apuna simulointia. Simulointien avulla voidaan välttää monia ennalta arvaamattomia sudenkuoppia ja saavuttaa sekä tuotannollista että energiataloudellista hyötyä.Description
Supervisor
Ehtamo, HarriThesis advisor
Mattsson, SeppoKeywords
heat transfer, lämmönsiirto, heat exchanger, lämmönvaihdin, logarithmic mean temperature difference, logaritminen keskilämpötilaero, secondary energy, sekundäärienergia