Lämmönsiirtopintojen likaantuminen syrjäytyseräkeiton mustalipeälämmönvaihtimissa

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

Authors

Date

2006

Department

Kemian tekniikan osasto

Major/Subject

Kemian laitetekniikka

Mcode

Kem-42

Degree programme

Language

fi

Pages

ix + 83 s. + liitt. 16

Series

Abstract

Työn kirjallisuusosassa on kuvattu sellunvalmistukseen käytetty syrjäytyseräkeittoprosessi, jossa on ongelmana lämmönsiirrinten likaantuminen. Likaantuvat lämmönsiirtimet ovat putkilämmönsiirtimiä, joissa putkipuolella jäähdytetään mustalipeää ja vaippapuolella lämmitetään valkolipeää. Mustalipeän lämmöntalteenottoprosessiin kuuluu myös lämmönsiirrin, jossa vesi jäähdyttää mustalipeän tavoitelämpötilaan. Tämä lämmönsiirrin ei tyypillisesti likaannu. Kirjallisuusosassa on tarkasteltu lisäksi kahta lämmönsiirtopintojen likaantumismekanismia: saostumista ja partikkelien aiheuttamaa likaantumista, joiden yhteydessä on esitelty mustalipeän potentiaaliset likaavat komponentit. Työn kokeellinen osa koostui tehdasselvityksistä, joissa selvitettiin lämmönsiirrinten likaantumiseen mahdollisesti vaikuttavia tekijöitä viidellä syrjäytyseräkeittämöllä. Jokaiselta keittämöltä selvitettiin likaantumisongelman vakavuus, lämmönsiirrinten rakenne, lämmönsiirtimissä virtaavien aineiden virtaus- ja lämpötilatiedot, sekä mustalipeän koostumus. Mustalipeästä analysoitiin jäännösalkali, kuiva-aine, kuitupitoisuus sekä liukenemattoman että liuenneen kalsiumin pitoisuus. Yhdellä keittämöllä otettiin lisäksi näytteitä likaantuneista lämmönsiirtimistä. Kirjallisuusosan, sekä tehtyjen tehdasselvitysten perusteella pääteltiin likaantumisen mekanismi. Ratkaisevin tekijä likaantumista ajatellen on lämmönsiirtoputken lämpötila. Likaantuneissa lämmönsiirtimissä lämmönsiirtoputkien pinnalle on saostunut ohut kalsiumkarbonaattikerros, jonka saostumisnopeus on riippuvainen putken lämpötilasta. Kun lämpötila on riittävän alhainen, ei kalsiumkarbonaattia saostu (lämmönsiirtimet, joissa vesi jäähdyttää mustalipeää). Mustalipeää jäähdytettäessä suopaa saostuu kalsiumkarbonaattipartikkeleiden ja kuitujen pinnoille, mitkä tarttuvat herkästi kalsiumkarbonaattikerroksen pinnalle aiheuttaen lämmönsiirtimen putkipuolen painehäviötä sekä kokonaislämmönsiirtokertoimen heikkenemistä. Likaantuminen voidaan välttää nykyisissä prosesseissa täysin vain vähentämällä mustalipeän liuenneen kalsiumin määrää ja mahdollisesti käyttämällä saostumisenestoainetta. Likaantumisen vaikutuksia voidaan kuitenkin sen mekanismista johtuen lieventää pumppaustehoa kasvattamalla. Mustalipeän lämpötilan lasku paisuttamalla ja syntyvän höyryn käyttö valkolipeän lämmitykseen on esimerkki prosessista, jossa ei ole läsnä likaantuvia, kuumia lämmönsiirtopintoja.

Description

Supervisor

Aittamaa, Juhani

Thesis advisor

Lammi, Lari

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120552799

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK