Energy Efficiency of Pumping Medium Consistency Pulp with Centrifugal Pump

Approximately a quarter of electrical power consumption in pulp and paper industry is used in different pumping systems. Therefore, improving pumping system efficiency is a considerable way to reduce energy consumption in different processes. Pumping of wood pulp in different consistencies is common in pulp and paper industry. Earlier, centrifugal pumps were used to pump pulp only at low consistencies, but development of MC technology has made it possible to pump medium consistency pulp. Pulp is a non-Newtonian fluid, which flow characteristics are significantly different than what of water. In this thesis is examined the energy efficiency of pumping medium consistency pulp with centrifugal pump. The factors effecting the pumping of MC pulp are presented and through case study is examined the energy efficiency of pumping in practice. With data obtained from the case study are evaluated the effects of pump rotational speed and pulp consistency on energy efficiency. Additionally, losses caused by control valve and validity of affinity laws in pulp pumping are evaluated. The results of this study can be used for demonstrating the energy consumption of MC pumping processes and finding ways to improve energy efficiency in these processes.

Arviolta neljännes paperi- ja selluteollisuuden käyttämästä sähkötehosta kuluu erilaisissa pumppukäytöissä. Pumppausjärjestelmän energiatehokkuuden parantaminen onkin merkittävä keino energiankulutuksen vähentämiseksi eri prosesseissa. Sellu- ja paperiteollisuudessa sellua pumpataan yleisesti eri sakeusalueilla. Keskipakopumpuilla sellua pumpattiin aiemmin vain matalassa sakeudessa, mutta MC pumppaus-teknologian kehittyessä sellua pumpataan yhä tavallisemmin myös keskisakean massan alueella. Sellu on ei-Newtonilainen fluidi, jonka virtausominaisuudet poikkeavat huomattavasti veden virtausominaisuuksista. Tässä työssä tarkastellaan keskisakean massan pumppauksen energiatehokkuutta keskipakopumpulla. Työssä eritellään keskisakean massan pumppaukseen vaikuttavia tekijöitä sekä tarkastellaan case-kohteen avulla pumppauksen energiatehokkuutta käytännössä. Case-kohteesta saadun datan avulla arvioidaan pumpun pyörimisnopeuden ja massan sakeuden vaikutuksia pumppauksen energiatehokkuuteen. Lisäksi arvioidaan virtaussäätöventtiilin käytön häviöitä sekä affiniteettilakien pätevyyttä sellun pumppauksessa. Työstä saatujen tulosten avulla voidaan havainnollistaa keskisakean massan pumppauksen energiankulutusta sekä löytää keinoja näiden pumppausprosessien energiatehokkuuden parantamiseksi.