Paperikoneen uuden lyhytkiertoprosessin sovellutuskehitys

Työssä tutkittiin uuden ShortFlowÔ-konseptin eri osa-alueiden toimivuutta paperikoneen lyhytkierrossa. Prosessin sekoituspumppuna perinteinen keskipakopumppu korvataan potkuri-pumpulla, joten työssä selvitettiin uudentyyppisen pumpun kavitointirajat, säädettävyys ja sen soveltuminen suunniteltuun tehtävään ja toiminta-alueeseen. Prosessiin kuuluu myös uudentyyppinen viirakaivo, josta selvitettiin sen kyky poistaa ilmaa ja virtauskäyttäytyminen kaivossa. Hienopaperikoneen osalta kartoitettiin prosessiin liittyviä riskejä ja ShortFlowÔ-lyhytkiertoprosessin kannattavuutta investointina. Työn kirjallisessa osassa on käsitelty lyhytkiertoa eri osa-alueittain. Aluksi on lyhytkierron yleisempi tarkastelu, jossa on selvitetty lajittelua, ilmanpoistoa ja pumppauksia. Erityisempää huomiota on kiinnitetty ShortFlowÔ-lyhytkiertoprosessiin liittyviin erityispiirteisiin joita ovat sakeamassalajittelu, täyteaineet paperitehtaalla, hylky ja virtausten sekoittuminen. Sekoituspumpun osalta on käsitelty myös kavitointia hieman tarkemmin. Työn kokeellisessa osassa suunniteltiin prosessin koelaitteisto, joka myös koeajettiin. Potkuripumpun koeajossa määritettiin potkuripumpun toiminta-alue ja säädettävyys. Pumpun todettiin sekoittavan ja ilman vaikutus potkuripumpun ominaisuuksiin todettiin merkityksettömäksi pumpun toiminta-alueella. Viirakaivon koeajossa selvisi, että viirakaivo poistaa ilmaa suunnittelualueella ja kaivolle löytyi muoto, jossa virtauskäyttäytyminen viirakaivossa eri laskeutumisnopeuksilla on mahdollisimman häiriötöntä. Hienopaperikoneen osalta riskien kartoituksessa selvisi, ettei täyteaine aiheuta ongelmia ja että päällystelaattaa sisältävä hylky on lajiteltava ennen lyhytkiertoa. ShortFlowÔ-lyhytkiertoprosessi oli edullisin sekä käyttö- että investointikustannuksiltaan.

The aim of this work was to study the performance of the items of the new ShortFlowÔ-concept in the short circulation. The traditional centrifugal pump as a mixing pump in a PMA system is replaced by a propeller pump in the ShortFlowÔ-concept. Therefore it was necessary to know the cavitation regions, controllability and the performance of the propeller pump in a new field of function. The process also includes a new type of wire pit. It was also necessary to know the characteristic flow in the wire pit and how the new wire pit removes air. For applying the ShortFlowÔ-concept in a fine paper machine, the risks of the process and the profitability of the process as an investment should be known. The literary section concentrates on the different sections of the short circulation. In the beginning screening and cleaning, air removal and pumping are described in general. Special attention is paid on the special features of the ShortFlowÔ-concept, like thick stock screening, fillers in the paper mill system, the cleanliness of the broke and the mixing of flows. Especially cavitation of mixing pumps is treated more in detail. In the experimental part a design for the pilot system for testing the items of the ShortFlowÔ-concept was found. The results showed the functional area of the propeller pump and that the pump is adjustable. The results of the propeller pump also showed that the pump mixes and that the content of air has no significal effect on the performance of the pump in a designed functional area. The new wire pit removes air in the design range of the flow velocities. A wire pit design suitable for flowing performance was found. Results showed that the fillers will not disturb the process and that the broke, which includes filler flakes has to be purified before short circulation. Both the investment and the operating costs of the ShortFlowÔ-concept are lowest.