Kartonkikoneen kuivatusosan ja lämmön talteenoton energia-analyysi

Abstract

Kuivatus on erittäin energiaintensiivinen prosessi, joka kuluttaa jopa 80 % kaikesta kartonkitehtaan höyrynkulutuksesta. Teollisuuden energiatehokkuusvaatimukset tiukentuvat jatkuvasti kustannus- ja ympäristösyistä. Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia kuivatusosan ja lämmön talteenoton toimintaa ja selvittää, mitkä parametrit vaikuttavat eniten höyrynkulutukseen. Merkittävimmille parametreille pyrittiin löytämään optimaaliset asetusarvot eri ajotilanteissa. Niiden selvittämisessä hyödynnettiin taselaskentamalleja, kirjallisuutta ja data-analyysiä. Tasemallit sovitettiin tehtaalta kerätyn datan perusteella ja niiden avulla toimintaa vertailtiin kirjallisuudessa esitettyihin toimintatapoihin. Mallien tukena hyödynnettiin data-analyysiä, jossa mittausaineistoa tutkimalla pyrittiin löytämään korrelaatioita eri muuttujien välillä. Lisäksi tehtaan toimintaa verrattiin kirjallisuudessa esitettyihin hyviin toimintamalleihin. Mallien avulla simuloitiin eri parametrien muutosten vaikutusta höyryn ominaiskulutukseen ja lämmön talteenoton hyötysuhteeseen.

Suurimmat höyryn ominaiskulutuksen laskut saavutetaan jo ennen kuivatusosaa puristinosalla. Nostamalla simuloinneissa puristimen jälkeistä kuiva-ainepitoisuutta, höyryn ominaiskulutusta saatiin laskettua parhaimmillaan 12,0 %. Muilla simuloiduilla kuivatusosan parametrimuutoksilla oli pienemmät vaikutukset höyryn ominaiskulutukseen. Poistoilman kosteuden nosto kasvatti talteenotettua lämpötehoa jopa 11,6 % ja syötettävän prosessiveden lämpötilan lasku jopa 43,4 %. Korvausilman määrästä ja lämpötilasta löydettiin myös optimoitavaa, sillä ne ovat käsisäätöisiä ja vaihtelevat ajotapakohtaisesti.