Paperikoneen vesi- ja energiatehokkuuden parantaminen

Työn tavoitteena oli laatia reaaliaikaiset vesi- ja energiatasenäytöt Stora Enso PublicationPaper Veitsiluodon tehtaalle, paperikone 5:lle. Tavoitteena oli myös simuloida kyseisen paperikonelinjan vesitase. Aluksi työssä piirrettiin lohkokaaviot taseita varten paperikoneen kaikista vettä tai energiaa sisältävistä jakeista. Näitä yksinkertaistettuja lohkokaavioita hyväksi käyttäen laadittiin taseidenlaskentakaavat, jotka testattiin tarkastuslaskelmien avulla. Vesi- ja energiataseista tehtiin myös suunnitelmat prosessinohjausjärjestelmän tasenäytöiksi. FlowMac-simulointiohjelmalla rakennetun paperikone 5 vesitaseen simulointimallin tulosten oikeellisuutta arvioitiin herkkyysanalyysin avulla. Tehdyn herkkyysanalyysin tuloksien perusteella voidaan olettaa, että simulointimalli toimii luotettavasti. Tämän vesitaseen simulointimallin avulla tarkasteltiin kiekkosuotimien uudistamisen vaikutuksia paperikonelinjan vesitaseeseen. Tarkastelussa huomattiin, että vaihtamalla kiekkosuotimien syöttöventtiilit kolmea jaetta tuottaviksi, voitaisiin flotaatioallas ja suihkuveden kaarisihti poistaa käytöstä. Tulevaisuudessa simulointimallia voidaan käyttää myös monilla muilla eri tavoin hyödyksi kyseisellä paperikoneella. Työssä laaditut vesi- ja energiataseet saatiin niin tarkoiksi kuin se nykyisiä mittauksia hyödyntäen on mahdollista. Jostaseita haluttaisiin tarkentaa, olisi paperikonelinjalle syytä lisätä joitakin mittauksia. Myös työssä tehty vesitaseen simulointi FlowMac:lla onnistui hyvin mutta kyseisessä ohjelmassa havaittiin silti joitakin kehittämistarpeita. Työn tuloksien perusteella vettä ja energiaa voitaisiin mahdollisesti säästää paperikone 5:llä esimerkiksi laimennussäätöisen perälaatikon avulla, kiekkosuotimien uusimisella sekä kenkäpuristimen käyttöönotolla. Jatkotutkimuskohteita voisivat olla esimerkiksi paperikone 5:n lämpötase, kemiallisesti puhdistetun veden tulolämpötilan nostaminen, hiomon suodosveden ylimääräisen lämmön hyödyntäminen paperikone 5 kirkassuodoksen lämmittämisen jälkeen, lämmön talteenotossa lämmitysvesikennon ja prosessivesikennon järjestyksen vaihtaminen sekä vastaavien vesi- ja energiataseiden laatiminen paperikone 1:lle ja hiomolle.

The purpose of this thesis was to plan water and energy balance screens which work in real time. The thesis was made for Stora Enso Publication Paper, Veitsiluoto Mill, paper machine 5. The other purpose was to simulate the paper machine's water balance. In the beginning, some block diagrams were drawn about flows which contain water or energy. With these simplified diagrams, equations were made for the balance calculations and checked with testing calculations. Also, plans for water and energy balance screens were drawn up for the process control system. The validity of the results from the paper machine 5 water balance simulation model was estimated with a sensitivity analysis. The model was built with the FlowMac simulation program. Based on the results from this sensitivity analysis, it can be assumed that the simulation modelworks properly. This water balance simulation model was used for testing the effects of the rebuild of the disc filters on the paper machine water balance. In this study, was noticed that by changing disc filters feeding valves, a flotation unit and a shower water bow screen can be taken out of service. In the future,the simulation model can be used in many other ways too, in paper machine 5. The water and energy balances were as exact as they can be with the existing measurements. If more exact results are wanted, some measurements should be added. Also the water balance simulation with the FlowMac went well but there isstill room for improvement in this simulation program. Based on the results, water and energy could be saved in paper machine 5 e.g. by getting a dilution head box, rebuilding the disc filters and acquiring a shoe press. Further research projects could include for example the paper machine 5 heat balance, a higher temperature for chemically purified water, recovery of extra heatfrom the filtrate water at the grinding station after warming the clear filtrate water of paper machine 5, reversing the order of the heating water element andprocess water element in the heat recovery system, and preparing the same kind of water and energy balances for paper machine 1 and for the grinding station.