Consumption of energy at paper mills - simulation of the efficiency of utility systems
No Thumbnail Available
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
Author
Date
2009
Department
Major/Subject
Paperi- ja painatustekniikka
Mcode
Puu-21
Degree programme
Language
en
Pages
118 s. + (24)
Series
Abstract
Työssä evaluoitiin BALAS-simulointijärjestelmän soveltuvuutta paperitehtaan käyttöhyödykkeiden energiankulutuksen hallintaan. Paperiteollisuus kuluttaa paljon energiaa mutta käyttöhyödykkeiden energiankulutuksen tehokkuudesta prosessitasolla on niukasti julkaisuja. Energian hinta on noussut ja ympäristömääräykset tiukkenevat, joten energiatehokkuuteen paperiteollisuudessa kiinnitetään enemmän huomiota. Käyttöhyödykkeiden simulointi tehtiin hyödyntäen BALAS-kirjastomallia, joka soveltuu paperinvalmistusprosessin energiavirtojen ja tasapainon simulointiin. Malleja käytettiin Microsoft Excelin kautta mikä mahdollisti helpon operoitavuuden ja tiedonkeruun. Kirjastomallia muokattiin vastaamaan kahta erilaista tehdasta realistisella energiankulutustasolla. Yksi simuloitu tapaus oli analysoida TMP-laitoksen vaihto PGW-laitokseen integroidussa aikakausilehtipaperitehtaassa (LWC). Tavoitteena oli selvittää vaihdon vaikutus energiatasapainoon kuten sähkön ja höyryn kulutukseen sekä lämmöntalteenottoon. Seuraavaksi simuloitiin eräiden TMP-jauhimen syöttöparametrien vaikutus höyryn talteenottoon ja sähkönkulutukseen. Muutokset TMP:n päälinjajauhinten EOK:ssa ja lämmöntalteenotossa analysoitiin. Höyry- ja sähkövirrat muutettiin entalpiavirroiksi jotta voitiin laskea lämmöntalteenoton suhteellinen tehokkuus ja helpottaa eri tapausten tulosten vertailua. TMP-PGW - vaihdon tuloksia vertailtiin TMP:n eri EOK-tasoihin analysoimalla lämmöntalteenotto ja energiakustannukset. BALAS-malli toimi hyvin paperinvalmistuksen energiavirtojen simuloinnissa. Muutokset mallin virtauskaaviossa voivat olla jossain määrin vaivalloisia, mutta sen jälkeen mallin käyttö ja tulosten keruu on helppoa. BALAS-mallilla saadut tulokset ovat riittävän tarkkoja energiatasapainojen arviointiin. Sekundåårihöyryn (matalapaine) määrä TMP-LWC tapauksessa on riittävä koko paperinvalmistusprosessin matalapainehöyryksi. PGW-LWC tapauksessa tarvitaan lisää matalapainehöyryä suoraan voimalaitokselta. PGW-LWC - linjan energiakustannukset ovat alhaisemmat mutta energiavirta (entalpiavirta) on suurempi mikä voi vaikuttaa CO2-päästöihin. Tämä riippuu käytettävän lämpöenergian laadusta minkä selvittäminen ei kuulunut tämän työn piiriin. 30 %:n EOK:n vähennys TMP-jauhatuksessa vastasi energiakustannuksiltaan PGW-tapausta. TMP:n valmistuksessa saadaan talteen enemmän sekundäärihöyryä, jos kuumaa lauhdetta käytetään suoraan jauhimen laimennukseen kuin että jos käytetään viileämpää kirkasta suodosta. Laskettaessa TMP:n jauhatussakeutta EOK ja höyryntalteenotto laskivat. Työssä vertailtiin myös TMP-rejektin jauhatusta paineistetussa ja paineistamattomassa tapauksessa. Jatkossa BALAS-malliin olisi hyödyllistä lisätä virherajojen simulointi. Lisäksi energiahäviöt voitaisiin huomioida tarkemmin. TMP-jauhimen syöttöparametrien hallintaa voitaisiin myös kehittää.Description
Supervisor
Paulapuro, HannuThesis advisor
Hiltunen, EeroKeywords
BALAS, paperinvalmistus, papermaking, energia, simulation, käyttöhyödykkeet, energy, simulointi, electricity, sähkö, TMP, höyry, PGW, prosessi-integraatio, utility, lämmöntalteenotto, steam, process integration, heat recovery
