Höyry- ja kaasuturbiinin mallintaminen prosessisimulointiohjelmaan

Tässä diplomityössä on mallinnettu höyry- ja kaasuturbiini Balas -prosessisimulointi-ohjelmaan. Balas on Valtion Teknillisen Tutkimuskeskuksen kehittämä simulointiohjelma, erityisesti paperi- ja selluteollisuuden prosessien staattiseen simulointiin. Työn tavoitteena on kehittää simulointimallit höyry- ja kaasuturbiinille, sekä tutkia niiden toimivuutta vertaamalla simulointeja mittaus- ja mitoitustietoihin. Työssä on muodostettu matemaattiset mallit höyryturbiinille, höyryturbiinin säätövyöhykkeelle sekä höyryturbiinin off-design laskennalle. Kaasuturbiinille muodostettiin toimintakäyrät, joiden avulla tarkastellaan sen toimintaa off-design tilanteessa. Komponentit mallinnettiin diplomityövaiheessa Matlab-ympäristöön, josta ne siirretään Balasiin erillisessä työvaiheessa. Malleissa on kiinnitetty huomiota erityisesti niiden helppokäyttöisyyteen ja monipuolisuuteen. Höyryturbiinimalleja testattiin simuloimalla erään paperitehtaan yhteydessä toimivan voimalaitoksen vastapaineturbiini säätövyöhykkeineen ja vertaamalla simulointituloksia tehtaan mittaustietoihin. Kaasuturbiinimallia testattiin vertaamalla GE Power MS 7001 kaasuturbiinin mitoitustietoja vastaavilla parametreilla simuloituun tapaukseen.

Sulfaattisellun valkaisuun käytettävien kemikaalien tuotanto ja valmistuksen energiankulutus

Eri valkaisukemikaalien valmistusmenetelmien välillä on joitakin selkeitä eroja. Erot vaikuttavat erityisesti kemikaalin hintaan ja valmistuksen sekä käytön mielekkyyteen. Kloorikemikaalit sekä otsoni ovat myrkyllisiä ja ympäristölle vaarallisia, mikä tulee ottaa huomioon valmistustapahtumassa ja aineen käytössä. Otsoni ja klooridioksidi on myös välttämätöntä valmistaa sellutehtaalla, koska tuotteet ovat pysymättömiä yhdisteitä. Ainoastaan happikaasua löytyy vapaana luonnosta. Sen valmistukseen riittää yksinkertainen tislaus- tai adsorptiolaitteisto, joilla happi saadaan erotetuksi ilmasta. Klooriyhdisteiden sekä otsonin valmistus vaatii elektrolyysin. Vetyperoksidin luokittelu sijoittuu kahden edellisen ryhmän väliin. Peroksidi voidaan myös valmistaa ilman elektrolyysiä, mutta vedyn valmistus voi tapahtua myös elektrolyyttisesti. Useimmiten vety saadaan kuitenkin maakaasusta tai öljyn reformoinnista. Kloorin valmistuksen yhteydessä syntyy myös natriumhydroksidia. Se on myös tärkeä kemikaali sellun valmistuksessa ja valkaisussa. Kun lasketaan kloorin valmistukseen kuluvaa sähkömäärää, on otettava huomion myös lipeän kaupallinen arvo. Siksi tietty osa kloorin valmistuskustannuksista ja energiasta on laskettava kuuluvaksi lipeälle. Elektrolyysikemikaalien valmistuksessa tarvittava sähköenergia on usein erittäin suuri. Varsinkin, jos tuotantomäärät ovat suuria. Hyötysuhdetta laskee korkea virrantiheys sekä ylijännite. Nämä ilmiöt kasvavat, kun tuotantomäärät ovat suuria ja elektrodimateriaalien määrä on niiden kalleuden takia rajallinen.

Mitä Kuusankosken työllisyydessä tapahtui ennen Voikkaan paperitehtaan sulkemista ; Kuusankosken työllisyys muutoksessa

Kymenlaakson paperituotannon 140-vuotiseen historiaan mahtuu monia tapahtumia, merkittävintä on kuitenkin ollut uusien, tehokkaampien koneiden hankkiminen ja tuotannon laajennus. Usein tällä on ollut suoraa vaikutusta työvoiman käyttöön. Aluksi uudet koneet ja laajennukset kasvattivat työvoiman määrää tehtailla ja tarjosivat myös monenlaisia tehtäviä rakennusvaiheissa ja tehtaiden kunnossapidossa. Myöhemmin tehokkaammat koneet ja muut töiden järjestelyt alkoivat vähentää tehtaiden henkilökuntaa. Toimintoja myös siirrettiin muille toimialoille. Työvoima on siten vähentynyt jo vuosia. Vuoden 2006 maaliskuusta lähtien Suomen paperituotannon historiassa on kuitenkin eletty uudenlaista käännettä, jossa useita kokonaisia tuotantolaitoksia, tehtaita on suljettu. Päätöksiä on ohjannut aiempaa selvemmin logiikka, jossa monitoimipaikkaiset, kansainväliset konsernit keskittävät tiukassa markkinatilanteessa tuotantoaan joihinkin yksiköihin ja samalla leikkaavat tuotantoa joistakin muista, jopa kokonaisia tehtaita sulkien. Tämä käänne on näkynyt Suomessa voimakkaana mm. Kymenlaaksossa, jossa sellua ja paperia on tuotettu sekä maakunnan pohjoispäässä Kuusankoskella eli nykyisessä Kouvolassa, maakunnan eteläosassa Kotkan – Haminan seudulla ja myös näiden välissä Inkeroisissa ja Myllykoskella eli entisen Anjalankosken, nykyisen Kouvolan alueella. Voikkaan tehtaan lopetus vuonna 2006 toi aiemman vähittäisen vähennyksen tilalle satojen henkilöiden suorat irtisanomiset. Alueen teollinen historia on kuitenkin pitkä ja sisälsi jo ennen Voikkaan ja Haminan Summan tehtaiden sulkemisia muitakin yhteiskunnallisesti kiinnostavia työllisyyden muutoksen piirteitä. Kaakkois-Suomen ELY-keskus haluaa tuoda lisäaineksia Kaakkois-Suomen teollisen tuotannon ja erityisesti massa- ja paperiteollisuuden muutoksen ja sen vaikutusten tutkimukseen ja tämän hetken rakennemuutoksesta käytävään keskusteluun julkaisemalla Niilo Melolinnan Manchesterit-tutkimushankkeessa tekemän, aiemmin vain opinnäytetyönä julkaistun lisensiaatintutkielman, joka kuvaa Kuusankosken työllisyyden muutoksen piirteitä ennen Voikkaan tehtaan sulkemista.

Varastonhallinnan ja tuotannonsuunnittelun kehittäminen paperitehdasympäristössä

Tämän diplomityön tavoitteena on kehittää erään paperitehtaan käyttöpääoman hallintaa tuotannonsuunnittelun ja varastonhallinnan keinoin. Tuotannonsuunnittelussa tutkitaan syklinpituuden vaikutusta lajinvaihtohylkyyn ja siitä aiheutuvan varastotason nousun hyötyjä ja haittoja. Tehtaan ylijäämätasot määritetään puolen vuoden aikajänteeltä ja pyritään löytämään kehitysehdotuksia niiden minimoimiseksi. Työssä keskitytään lisäksi satamasta palautettuihin rulliin ja haamurulliin. Työn aiheista tehdään nykytila-analyysit, joiden perusteella selvitetään kehityskohteet. Työssä hyödynnetään tehtaan omia tietojärjestelmiä osa-alueiden analysoimisessa. Analysoimisessa käytetään karkeasuunnitelmaa ja erilaisia raportteja varastoihin ja tuotantoon liittyen. Työn tulosten mukaan voidaan todeta, että syklinpituutta ei kannata varasto-ohjautuvalla tuotantomuodolla kasvattaa. Ylijäämiä syntyy paperiteollisuudessa vääjäämättä ja kyseisessä yrityksessä niiden hyödyntämisprosentit ovat varsin korkealla tasolla. Kokonaisuutena tehtaan käyttöpääoman hallinta on varsin hyvällä pohjalla eikä suuria toimintatapamuutoksia ole tarpeen tehdä. Satamapalautusongelman suuruudesta tehtaalla oli erilainen käsitys kuin asia todellisuudessaan oli. Työssä esitetään kehitysehdotuksia, joiden avulla ongelmaa voidaan edelleen pienentää ja saavuttaa konkreettisia säästöjä. Haamurullien määrä osoittautui minimaaliseksi.

Paperitehtaan arkittamon kokonaistehokkuuden nostaminen kunnossapitoa kehittämällä

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia, miten UPM:n Kymin tehtaan A4- arkittamon kunnossapitotoimintaa pystyttäisiin kehittämään niin, että tuotantolaitoksen kokonaistehokkuutta saataisiin kasvatettua. Työssä on pohdittu keinoja nykyisen, pääasiallisesti korjaavan kunnossapitotoiminnan muuttamiseksi suunnitelmalliseksi eri teorialähtökohtien pohjalta. Keskeinen teoria, johon työn tulokset pohjautuvat, on kokonaisvaltainen tuottava kunnossapito (TPM). Kirjallisuuslähteisiin tukeutuvaa tutkimusta täydensivät useat haastattelut, A4-valmistajille suunnattu laitteiden kuntokartoituskysely ja tuotannon- ja toiminnanohjausjärjestelmistä kerätty mittausaineisto. Työn merkittävimmät tulokset osoittavat, että A4-arkittamon kunnossapitotoimintaa tulisi suunnata nykyistä enemmän käyttökunnossapitolähtöiseksi. Käyttökunnossapito perustuu tuotannon operaattoreiden osallistumiseen kunnossapitotoimiin varsinaisen kunnossapitohenkilöstön ohella. Tuotantooperaattoreilla on työnsä vuoksi parhaat mahdollisuudet käyttämiensä laitteiden kunnonvalvontaan ja näin ollen mahdollisten vikaantumisten ennakointiin jo varhaisessa vaiheessa. Ennakoimalla pystyttäisiin parantamaan kunnossapidon suunnitelmallisuutta, minkä ansiosta laitteiden käytettävyys ja sitä kautta tuotantolaitoksen kokonaistehokkuus olisivat nykyistä korkeampia.

Pohjapaperin kustannusrakenteen optimointi

Kilpailulliset tekijät ovat johtaneet paperin valmistajat miettimään keinoja valmistuskustannusten leikkaamiseksi. Yksi keino on optimoida raaka-aineiden käyttöä, jota on tehty tässä diplomityössä. Työn tarkoitus on selvittää koeajoin mahdollisuudet kalliimpien raaka-aineiden korvaamiseen edullisemmilla, säilyttäen kuitenkin pohjapaperin laadulliset ominaisuudet. Työ on toteutettu UPM Kymmene Oyj:n Jokilaakson tehtailla, Jämsänkosken paperitehtaan Tarrapaperit-osastolla. Työssä on käytetty apuna tietokoneohjelmia mallintamaan ja simuloimaan paperissa ja paperin kustannusrakenteessa tapahtuvia muutoksia, mutta merkittävimmässä asemassa ovat olleet koeajot ja erilaisten näytteiden käsittely. Raaka-aineina käytettävien massojen osuuksien optimoinnilla on saatu aikaiseksi merkittäviä kustannussäästöjä, mutta työn yhteydessä on löydetty myös keinoja säästöjen saavuttamiseksi energiankulutusta järkevöittämällä. Luotu malli auttaa jatkossa kustannusrakenteen seurannassa. Mäntysellun osuuden laskulla ja täyteaineen osuuden nostolla saavutetaan merkittävimmät kustannussäästöt, kemihierteellä vaikutus kustannuksiin on vähäisempi. Sähköenergiaa vievä kuitujen jauhatus on järjestetty paperikone 3:lla uudella tavalla, jolla on paitsi saavutettu säästöä energiassa, parannettu myös paperin lujuutta.

Wood density of trees in black water floodplains of Rio Jaú National Park, Amazonia, Brazil

The Jaú National Park is the largest protected forested area in the world. The Vitória Amazônica Foundation is working towards understanding its ecosystem, to which this paper contributes. Wood density was analysed in 27 common tree species growing in the blackwater flood-plains of the Rio Jaú, an affluent of the Rio Negro (Amazonia, Brazil). Wood was sampled with an increment borer. Mean wood density of the analysed species ranged from 0.35 to 0.87 g cm-3. The mean of all sampled species was 0.67 g cm-3 (st. dev. 0.13). Lowest density was found for Hevea spruceana with 0.32 g cm-3 and highest for Crudia amazonica with 0.9 g cm-3.

Estudo antropométrico da população infantil da calha do Rio Negro, Amazonas, Brasil. III - parque nacional do Jaú

Foi realizado no Parque Nacional do Jaú (1999) estudo transversal, onde avaliou-se o estado nutricional de 49 pré-escolares e 130 escolares, adotando-se os critérios propostos pela OMS (1986). Segundo estes critérios, 23,9% dos pré-escolares e 9,4% dos escolares apresentavam inadequação no indicador "altura/idade" (desnutrição crônica). A inadequação no indicador "peso/altura" (desnutrição aguda) foi constatada em apenas 2,2% dos pré-escolares e 1,6% dos escolares. Estes resultados evidenciam as precárias condições de saúde e nutrição da referida população.

Dinastíneos (Coleoptera, Scarabaeidae, Dynastinae) do parque nacional do Jaú, Amazonas, Brasil

Besouros dinastíneos foram coletados no Parque Nacional do Jaú, Estado do Amazonas, entre julho de 1993 a junho 1996, em dias de Lua minguante e nova, em 5 localidades diferentes, abrangendo principalmente a região dos baixos cursos dos rios Jaú, Carabinani e Unini. Utilizou-se para as coletas luz mista de mercúrio de 250 W e duas lâmpadas ultra-violeta, black-light (BL) e black-light blue (BLB), sobre um lençol branco em períodos diários de 12 horas consecutivas. Foram identificadas 34 espécies de 14 gêneros, sendo as espécies da tribo Cyclocephalini as mais representadas (19 espécies), seguidas por Oryetini (6 spp.), Phileurini (4 spp.), Pentodontini (3 spp.) e Dynastini com 2 espécies.

Esfingofauna (Lepidoptera: Sphingidae) do Parque Nacional do Jaú e arredores, Amazonas, Brasil

A fauna de esfingídeos (Lepidoptera, Sphingidae) foi estudada no Parque Nacional do Jaú e arredores, Amazonas, Brasil, durante o período de julho de 1993 a junho de 1996. O método empregado para as coletas foi luz mista de mercúrio e luz negra UV montadas sobre um lençol branco em períodos de 12 horas consecutivas. Foram coletados 2362 espécimes de 25 gêneros e 79 espécies, com a predominância de espécies das tribos Dilophonotini (45 espécies), seguida por Sphingini (13 spp.), Macroglossini (8 spp.), Philampelini (7 spp.) e Ambulycini (6 spp.). Os dados são comparados a outras áreas da Amazônia brasileira: Município de Itacoatiara (AM), Ilha de Maracá e Pacaraima (RR). Apresenta-se uma lista das espécies de esfingídeos incluindo 16 registros novos para o Estado do Amazonas e igualmente para todas as localidades em que foram coletadas.

Composição da comunidade de diatomáceas periféricas do rio Jaú, Amazonas, Brasil

Foi realizado um estudo da flora perifítica de diatomáceas (Bacillariophyceae) existente no Rio Jaú, tributário do Rio Negro, Amazônia (2º57'S e 61º49'W). As coletas foram realizadas manualmente nas cheias de 1995, 1996 e 1997, e as lâminas permanentes encontram-se depositadas no Herbário FLOR, Universidade Federal de Santa Catarina. Foram identificados 60 táxons específicos e infra-específicos, distribuidos em 16 gêneros e 13 famílias. Eunotiaceae foi a família melhor representada, com 43,3% do total dos táxons inventariados, seguida de Pinnulariaceae com 21,6% e Surirellaceae com 11,6%. O gênero Eunotia destacou-se dentre os demais com 20 táxons. Eunotia e Pinnularia foram os gêneros mais abundantes da flora diatomológica e os que apresentaram maior variação morfológica. Para cada táxon identificado foi feita uma revisão de literatura que incluem diversos aspectos ecológicos.

Hybotinae (Diptera, Hybotidae) do Parque Nacional do Jaú, Amazonas, Brasil, com descrição de cinco espécies novas de Syneches Walker

A composição de Hybotinae do Parque Nacional do Jaú foi estudada. Dezesseis espécies de Hybotinae são registradas e cinco espécies novas de Syneches Walker são descritas e ilustradas: Syneches hispidus sp. nov., S. jauensis sp. nov., S. longiflagellatus sp. nov., S. rafaeli sp. nov. e S. vidali sp. nov.