Päällystävän paperikoneen vesikiertojen mallinnus

Työssä mallinnettiin kevyesti päällystettyjä aikakauslehtipapereita valmistavan paperikoneen vesikierrot Balas-ohjelman avulla. Mallin avulla selvitettiin paperikoneelle suunniteltujen muutosten vaikutuksia haitallisten aineiden tasoihin, muihin mallinnettuihin parametreihin ja vedenkulutukseen. Mallin luotettavuutta testattiin käytännössä tehdyillä muutoksilla. Vesinäytteistä haitallisina aineina tarkasteltiin lipofiilisten uuteaineiden, kalsiumin, alumiinin, raudan, piin ja sulfaatin pitoisuuksia. Pohjapaperinäytteistä määritettiin lipofiilisten uuteaineiden sekä kalsiumin ja alumiinin pitoisuudet. Paperikoneelle suunniteltuja muutoksia olivat kiekkosuodattimien kirkkaan suodoksen käyttö viiraosan suihkuvetenä ja päällystyksen yhteydessä syntyvän pastajätteen käyttö pohjapaperin täyteaineena. Kirkkaan suodoksen käytön lisäämisellä pyrittiin vähentämään raakaveden käyttöä. Pastajäte sisältää arvokkaita raaka-aineita, jotka kannattaisi hyödyntää paperitehtaalla. Nykyisin pastajäte kuljetetaan läjitysalueelle. Balas-mallin todettiin mallintavan melko luotettavasti liuenneiden haitallisten aineiden pitoisuuksien sekä muista parametreista muun muassa sakeuden ja tuhkapitoisuuden muutoksia. Pastajätteen palautuksen mallinnuksessa haitallisten aineiden pitoisuudet laskivat prosessissa. Tämä toteutui koeajossa, koska jätepastasta suurin osa oli vettä, joka huuhtoi prosessia. Kirkkaan suodoksen käyttö suihkuvetenä ei nostanut epäorgaanisten haitallisten aineiden pitoisuuksia niin paljon kuin malli ennusti. Todennäköisesti haitalliset aineet saostuivat tai poistuivat tuotteen mukana prosessista. Kirkassuodos-koeajon aikana otetussa pohjapaperinäytteessä kiinteän kalsiumin pitoisuus oli 40 % ja kiinteän alumiinin pitoisuus 11 % korkeampi mutta uuteaineiden pitoisuus 20 % alhaisempi kuin referenssipohjapaperissa.

In this master's thesis a Balas-simulation model was constructed and used to analyze water cycles of a LWC-paper machine. Changes in paper making process were simulated and effects of these changes were studied, especially concentration variation of detrimental substances. From water samples concentrations of lipophilic extractives, calcium, aluminium, iron, silicon and sulphate were measured. From base paper samples concentrations of lipophilic extractives, calcium and aluminium were measured. Reliability of the simulation model was verified in two paper machine trial runs. The first planned process change was to reuse disc filter's clear filtrate as shower water of wire section. The second modification was the use of coating waste from coating section as the filler of the base paper. The purpose to reuse clear filtrate was to decrease raw water consumption. The coating waste includes valuable raw material which is at the moment carried on a dumping area. It was concluded that changes in concentrations of dissolved detrimental substances and other parameters like consistence and ash content were simulated reliably enough. In the simulation of the coating waste recovery and reuse, the concentrations of detrimental substances decreased. This could be verified also in trial run because coating waste consists mainly of water. The reuse of clear filtrate as shower water did not increase concentrations of dissolved inorganic detrimental substances in the water cycles as much as the simulation model predicted. Probably detrimental substances precipitated or attached to the base paper. During the clear filtrate trial the concentration of solid calcium in base paper was 40 % and the concentration of solid aluminium 11 % higher but the concentration of extractives 20 % lower than in reference base paper.