Energiankäytön kartoitus Lappeenrannan sementtitehtaalla.

Diplomityön tavoitteena oli kartoittaa Finnsementti Oy:n Lappeenrannan sementtitehtaan energiankäyttöä ja etsiä potentiaalisia energiansäästökohteita. Diplomityö liittyy Kauppa- ja teollisuusministeriön ja Teollisuuden ja Työnantajain Keskusliiton väliseen teollisuuden energiankäytön tehostamiseen tähtäävään puitesopimukseen, johon Finnsementti Oy on liittynyt. Diplomityön teoriaosassa tutustutaan sementin kemiaan raaka-aineista valmiisiin tuotteisiin. Lisäksi kartoitetaan sementtiteollisuuden energiansäästömahdollisuuksia laite-hankintojen ja prosessin optimointinnin kannalta. Työssä tutustutaan sementin-valmistuksessa käytettäviin laitteistoihin ja selvitetään niiden teknistä kehitystä ja energiaasäästäviä ratkaisuja. Kokeellinen osuus alkaa yksityiskohtaisella kuvauksella Lappeenrannan sementtitehtaan valmistusprosessista. Kokeellisessa osassa tutustutaan tehtaan energiankulutukseen sähkön ja polttoaineen muodossa. Lisäksi käsitellään paineilmaa ja vettä. Sähkön osalta kokeellinen osa sisältää sähkönkulutuksen historian ja sähkönjakeluverkon selvityksen lisäksi tehtaalla käytössä olevien luokittimien tehokkuustarkasteluita sähkönkulutuksen kannalta. Polttoaineen osalta diplomityö sisältää sementtiuunien energiataseiden mittaukset ja tulosten laskemisen sekä Excel-pohjaisen menetelmän kehittämisen energiataseiden laskemiseksi tulevaisuudessa. Paineilman ja veden osalta selvitetään niiden kulutusta tehtaalla ja lasketaan paineilmalle teoreettinen ominaissähkönkulutus. Luokittimien tehokkuustarkastelujen osalta havaittiin raakamyllyn luokittimen erottelu-terävyyden olevan huono verrattuna nykyaikaisiin korkeatehokkuusluokittimiin. Sementtimyllyjen luokittimien toiminnasta ei havaittu merkittäviä ongelmia. Energia-taseiden tuloksina havaittiin Lappeenrannan sementtitehtaan sementtiuunien edustavan vanhentunutta sementinvalmistustekniikkaa. Molempien uunien savukaasukanavien vuotoilmojen määrien havaittiin olevan suuret. Energiataloutta pystyttäisiin parantamaan mm. uusilla polttimilla, jolloin lämmittämättömän ensiöilman osuutta saataisiin pienentymään ja polttoaineen polttoa tehostumaan. Paineilman suhteen havaittiin kuumailman paineenalennuksen aiheuttavan turhia energiahäviöitä.

Lentoaseman terminaalirakennuksen energiankäyttö ja sisäilmasto

Diplomityössä tarkasteltiin lentoaseman terminaalirakennuksen energia- ja ainevirtoja sekä sisäilman ominaisuuksia. Esimerkkikohteena oli Helsinki-Vantaan lentoaseman keskiterminaalirakennus, jonka 1. ja 2. rakennusvaiheen ulkovaippa muodosti taserajan. Taseen ulkopuolisista tekijöistä tarkasteltiin jäähdytysenergian tuotantoa ja ulkoilman laatua. Työn yhtenä tavoitteena oli muodostaa rakennukselle energiatase. Taseen avulla saatiin tietoa energian jakautumisesta eri toimintoihin ja löydettiin tekijät, joita suunnittelussa tulee painottaa. Terminaalin lähiympäristössä tutkittiin ulkoilman laatua mittausten avulla. Mittaustietoja käytetään apuna tulevaisuuden ilmanottosuunnittelussa. Työssä tarkasteltiin energia- ja ainevirtoina lämpö-, jäähdytys- ja sähköenergian sekä veden ostoa, tuotantoa ja kulutusta sekä prosessointia. Terminaalin lämpötarpeesta hieman yli puolet katettiin kaukolämmöllä. Loput noin 45 % lämpöenergiasta saatiin ns. ilmaisenergioista. Näistä merkittävimmäksi havaittiin sähkölaitteiden luovuttama lämpömäärä. Lämpöhäviöiden kannalta merkittäviä energiavirtoja olivat ilmanvaihdon ja vuotoilmojen kautta siirtyvät energiavirrat, joiden osuuden todettiin olevan noin 80 % terminaalin kokonaislämpöhäviöistä. Vaipan lämmöneristyskyky ja kyky absorboida auringon säteilyä todettiin hyviksi. Tulevaisuudessa tärkeitä suunnittelunäkökohtia tulevat olemaan ilmanvaihdon ja vuotoilman kautta siirtyvien energiavirtojen hallinta sekä sähköenergian ominaiskulutuksen pienentäminen. Ulkoilma todettiin mittauksin hyvätasoiseksi. Lento- ja maaliikenteen päästöarvot olivat lähellä toisiaan ja selvästi ohjearvoja alemmalla tasolla. Päästöjen sijaintiin vaikuttivat liikennemääriä enemmän tuuliolosuhteet. Tulevaisuudessa tuloilma voidaan johtaa terminaaliin yhtä hyvin joko lento- tai maaliikenteen puolelta.

Kipsin kiteytymiseen vaikuttavat tekijät ammoniumsulfaattikiteyttämön lämmönvaihtimissa

Työssä pyrittiin selvittämään syitä kipsin saostumiseen ammoniumsulfaattikiteyttämön putkilämmönvaihtimien pinnalle ja miten epätoivottua saostumista voitaisiin estää. Lämmönvaihtimissa virtaa ammoniumsulfaattia, jossa on epäpuhtautena kalsiumia, joka saostuu pinnoille kalsiumsulfaattina. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin kiteytymisen mekanismia ja kipsin kiteytymiseen vaikuttavia tekijöitä. Saostumien estoaineita ja niiden vaikutusta kipsin kiteytymiseen sekä kipsin liukoisuutta ammoniumsulfaattiliuoksessa käsiteltiin myös kirjallisuusosassa. Kipsin kiteytymiseen vaikuttavia tekijöitä selvitettiin laboratoriokokeilla, joissa pyrittiin simuloimaan lämmönvaihdinta lämpövastuksella. Laboratoriokokeissa kokeiltiin erilaisia saostuman estoaineita ja pyrittiin löytämään prosessiin mahdollisimman tehokas kipsin kiteytymisen estoaine. Lämmönvaihtimien toiminnan tehokkuutta eli muodostuneen saostuman vaikutusta lämmönsiirtymiseen tutkittiin veden luovuttaman lämpövirran avulla. Lämmönvaihtimien tukkeutumista selvitettiin putkien vaihdon tarpeen perusteella. Kalsiumpitoisuuden vaihteluja prosessivirroissa selvitettiin kalsiumtaseen avulla. Saostumiseen vaikuttavien tekijöiden lisäksi selvitettiin mistä ja kuinka paljon kalsiumia kulkeutuu prosessiin ja poistuu sieltä. Työn tarkoituksena oli löytää ratkaisu, jolla epätoivottua saostumista lämmönvaihdin-ten pinnoille pystyttäisiin vähentämään joko kemiallisesti tai muuttamalla prosessi-muuttujia. Kalsiumia havaittiin olevan eniten pelkistämön sisäisissä ammoniumsul-faattiliuoskierroissa. Kalsiumtaseen perusteella kalsiumia poistuu pelkistämöltä eniten kipsinä ammoniumsulfaattituotteen mukana. Laboratoriokokeissa havaittiin polykar-boksylaattien estävän kipsin kasvua parhaiten, joskin estoaineen oikealla annostuksel-la havaittiin olevan suuri vaikutus. Lämmönvaihtimien saostuman havaittiin olevan kipsin ja glauberiitin seos. Vaippapuolen luovuttamien lämpövirran arvojen perusteel-la pystyttiin seuraamaan putkien tukkeutumista.

Koska meillä on koski : Imatrankosken matkailullinen hyödyntäminen ja vedenpalautus Imatrankoskeen

Suomessa on 27 kansallismaisemaa, joista yksi on itseoikeutetusti Imatrankoski. Kosken ja sen ympäristön asema yhteiskunnassa on ristiriitainen. Kansallismaisemat valittiin Ympäristöministeriön toimesta Suomen itsenäisyyden 75-vuotisjuhlan kunniaksi ja ne perustuivat muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta Sakari Topeliuksen kuvateokseen Finland framstäldt i teckningar sekä Maamme-kirjaan. Imatrankoski on yksi topeliaanisista maisemista, mutta se on ehtinyt muuttua radikaalisti viimeisen sadan vuoden aikana. Koski on padottu ja sen myötä Imatran maisema on muuttunut luonnonmaisemasta ihmisen muokkaamaksi teolliseksi maisemaksi. Imatrankoski ei ole enää vapaana ryöppyävä vesiputous, vaan tyhjä jokiuoma, joka on menettänyt tärkeimmän elementtinsä, veden. Tässä raportissa pohditaan, olisiko mahdollista palauttaa vesi takaisin Imatrankoskeen. Jos tällainen päätös syntyisi, mikä vaikutus sillä olisi Imatran kaupunkiin, sen asukkaisiin sekä kaupungin matkailuelinkeinoon? Pikaisesti ajateltuna vedenpalautus Imatrankoskeen kuulostaa utopistiselta idealta. Modernit teolliset yhteiskunnat eivät yleensä edes harkitse rakennettujen koskien palauttamista luonnontilaan, koska päästötöntä sähköenergiaa tarvitaan koko ajan lisää. Tässä raportissa tullaan kuitenkin siihen lopputulokseen, että vedenpalautus Imatrankoskeen on mahdollinen pitkällä aikavälillä. Tulevaisuudessa energiantuotantotavat kehittyvät ja informaatioyhteiskunnassa elävät ihmiset arvostavat aitoja kulttuuri- ja luontokohteita. Suomessa on useita arvokkaita koskimaisemia, jotka on kahlehdittu 1900-luvulla sähköntuotannon tarpeisiin. Suurella todennäköisyydellä monet näistä koskista tullaan palauttamaan alkuperäiseen tilaansa, niin myös Imatrankoski. Koska kyseessä on pitkän aikavälin prosessi, lähivuosina vesi palaa Imatrankoskeen vanhaan tapaan koskinäytösten aikaan. Tästä johtuen raportissa käsitellään varsinaisen vedenpalautuksen lisäksi muita Imatrankosken alueen matkailuun ja viihtyvyyteen liittyviä kysymyksiä. Pohditaan, tuoko Imatrankoski vielä matkailijoita Imatralle ja mikä merkitys Imatrankoskella on Imatran matkailulle ja kaupungin matkailutulolle. Tarkastelu ei rajoitu pelkästään taloudellisiin laskelmiin, sillä kokemukset osoittivat, että kulttuurimatkailu¬kohde on ennen kaikkea kaupungin imago- ja vetovoimatekijä. Imatrankosken matkailun kehittämiseen ei välttämättä tarvita suuria pääomia. Merkittävä muutos voidaan saada aikaan innovatiivisilla ratkaisuilla. Imatrankosken kansallismaisemaa voidaan kehittää parhaiten pienin, mutta konkreettisin toimenpitein. Imatrankosken suurin arvo on kosken ja sitä ympäröivän kansallismaiseman oma historia. Siihen pohjautuvia matkailutuotteita on helppo kehittää uskottavasti ja edullisesti. Prosessi edellyttää kuitenkin kokonaisvaltaista ajattelua ja suunnittelua. Maisemaa, puistoja ja rakennuksia on kunnostettava ja hoidettava niiden arvon mukaisesti. Samoin alueen markkinointia on tehostettava, jotta matkailijat olisivat tietoisia Imatrankoskella tehdyistä uudistuksista, ja paikka itsessään olisi helposti saavutettavissa. Raportin keskeinen viesti on, että Imatrakosken kehittäminen vaatii monien eri toimijoiden yhteistyötä. Erityisen tärkeää on luoda ilmapiiri ja toimintaympäristö, johon voivat sitoutua koskivoimaa hyödyntävä Fortum Oyj, Imatran kaupunki sekä alueella toimivat yrittäjät. Ympäristökysymykset synnyttävät usein tilanteen, jossa ovat vastakkain liiketaloudellisin perustein toimivat yritykset ja luonnonarvoja kunnioittavat kansalaiset ja yhteisöt. Tässä raportissa on haettu ja myös löydetty innovatiivisia malleja, jotka hyödyttävät kaikkia Imatrankosken toimijoita. Arvokas kansallismaisema on osa imatralaisten identiteettiä ja alueen matkailun ehkä vahvin yksittäinen markkinointikohde. Sama kansallismaisema voi kuitenkin tarjota ennalta arvaamattoman imagoedun globaalille energiayhtiölle, jonka arvoihin kuuluvat luovuus ja innovatiivisuus, korkeat eettiset tavoitteet ja yhteistyön henki. Tämä selvityshankkeen on rahoittanut Etelä-Karjalan Aluekeskusohjelma. Raportin on laatinut FM Virpi Kaisto. Hankkeen ohjausryhmään ovat kuuluneet professori Karl-Erik Michelsen Etelä-Karjala-instituutista, markkinointipäällikkö Rauni Aineslahti Imatran Seudun Kehitysyhtiö Oy:n Matkailupalveluista sekä laboratorioinsinööri Simo Hammo Lappeenrannan teknillisen yliopiston Energia- ja ympäristötekniikan osastolta. Hankkeen toteuttamista on valvonut suunnittelu¬arkkitehti Tuula Taskula Etelä-Karjalan liitosta.

Antibioottien poisto vedestä adsorptiolla

Antibiootit ovat yleisessä käytössä olevia lääkeaineita, joilla on kyky hidastaa mikrobien kasvua. Osa lääkeaineesta poistuu elimistöstä muuntumattomana. Koska tavanomainen jäteveden käsittelyprosessi ei riitä poistamaan antibiootteja jätevedestä, ne päätyvät vesistöihin, joissa ne häiritsevät ekosysteemiä ja voivat aiheuttaa vastustuskykyisten bakteerikantojen muodostumisen. Antibiootit voitaisiin poistaa vedestä adsorptiolla. Työssä on esitelty antibioottien adsorptiomekanismeja, vedenkäsittelyssä käytettäviä adsorptioprosesseja ja adsorbentteja, jotka soveltuvat antibioottien erottamiseen vedestä. Lisäksi tarkastellaan yleisesti adsorption kinetiikkaa ja termodynamiikkaa sekä mallinnetaan panoskokeiden tulosten perusteella jatkuvatoimisen adsorptiokolonnin toimintaa.

Häiriöaineiden vaikutus käytettäessä magnesiumhydroksidialkalia mekaanisen massan peroksidivalkaisussa

Nykypäivänä ympäristön suojelu ja erityisesti jätevesipäästöjen pienentäminen vaikuttavat yhä enemmän metsäteollisuuden toimintatapoihin. Lisäksi veden käytön vähentyessä ja prosesseja suljettaessa silikaatteihin väistämättä liittyvät saostumat ovat kasvava ongelma. Magnesiumhydroksidin on havaittu olevan potentiaalinen natriumhydroksidin korvaava alkali mekaanisen massan peroksidivalkaisussa. Lisäksi magnesiumhydroksidilla voidaan saavuttaa lähes yhtä korkea vaaleus, jopa ilman silikaattia, kuin natriumhydroksidilla natriumsilikaatin kanssa. Magnesiumhydroksidin orgaanista ainesta liuottava vaikutus on myös noin puolet verrattuna natriumhydroksidiin. Työssä selvitettiin, miten häiriöaineet vaikuttavat mekaanisen massan peroksidivalkaisuun käytettäessä magnesiumhydroksidialkalia. Laboratoriokokeiden tulokset osoittivat, että magnesiumhydroksidi kesti paremmin valkaisussa käytettyjä häiriöaineita. Pienillä metallilisäyksillä ei ole vaikutusta massan vaaleuteen käytettäessä magnesiumhydroksidia. Korvattaessa laimennusvettä viirapuristimen suodoksella peroksidi kului lähes loppuun käytettäessä natriumhydroksidia, mikä näkyi myös vaaleuden heikkenemisenä. Valkaisukokeiden perusteella magnesiumhydroksidialkalilla jäädään jopa kolme prosenttiyksikköä natriumhydroksidin kanssa saadusta vaaleudesta, peroksidiannoksen olleessa kolme prosenttia. Mutta käytettäessä magnesiumhydroksidialkalia liuenneen orgaanisen hiilen kokonaismäärä (TOC) sekä biologinen (BOD7) että kemiallinen (CODcr) hapenkulutus pienenivät lähes puolella.

Hypermarket-ketjun energiatehokkuuden tunnusluvut

Päivittäistavarakaupassa energiankulutus on kohtuullisen suurta. Etenkin kylmälaitteet, ilmanvaihto ja valaistus kuluttavat paljon sähköä. Kaupan alalla on viime vuosina tehty paljon energiansäästötoimenpiteitä, joiden ansiosta myymälöiden energiatehokkuutta on saatu merkittävästi parannettua. Yksi tärkeimmistä toimenpiteistä on lämmön talteenotto, jolla lämmönkulutusta on saatu pienennettyä. Tässä opinnäytetyössä on selvitetty kahdenkymmenen ympäri Suomea sijaitsevan Prisma-hypermarketin energiatehokkuus. Sähkön- ja lämmön sekä veden kulutusta on arvioitu suhteessa rakennusvuoteen, pinta-alaan, rakennuksen tilavuuteen, lämmitystarvelukuun, kylmätehoon sekä myyntiin. Työssä on hyödynnetty internet-pohjaista Promise-luokitustyökalua.

Catalytic Wet Oxidation of Paper Mill Debarking Water

The objective of the research was to study the influence of temperature, oxygen pressure, catalysts loading and initial COD concentration of debarking wastewater on the pollutants during the catalytic oxidation. More importantly, how the addition of catalyst affects the wet oxidation process. The whole work was divided into two main sections, theoretical and experimental parts. The theoretical part reviews the pulp and paper industry from wood processing to paper production as well as operations that generate wastes. Treatment methods applicable for industrial pulp and paper mill effluents were also discussed. Wet oxidation and catalytic wet oxidation processes including mechanism, reactions, kinetics and industrial applications were previewed. In the experimental part, catalytic wet oxidation process were studied at 120-180°C, 0-10 bar oxygen pressure, 0-1 g/L catalyst concentration and 1000-3000 mg/L initial COD concentration. Responses, such as Chemical oxygen demand (COD), Total organic carbon (TOC), colour, lignin/tannin, Biochemical oxygen demand (BOD) and pH were measured. In the experiment, the best conditions occurred at 180°C, 10 bar, l g/L catalyst concentration and 3000mg/L initial COD. At these conditions; 74% COD, 97% lignin/tannin, 54% TOC, 90% colour were removed from the wastewater. pH was greatly reduced from 7 to 4.6. Lignin/tannin was removed most. Lignin/tannin showed linear dependency with colour during oxidation. Temperature made the most impact in reducing contaminants in debarked wastewater.

Tinapinnoitetun Kupariputken Korroosio

Tässä työssä käsitellään erään elintarvikkeiden myyntiä varten esille laittoon tarkoitetun kylmähyllykön haihdutusaltaan komponenttien korroosiota. Voimakkainta korroosio on ollut haihdutukseen tarvittavaa lämmintä kaasua kuljettavassa tinapinnoitetussa kupariputkessa. Itse altaan tarkoituksena on haihduttaa kylmäkoneen sulamis- ja kondenssivedet kylmäkoneessa syntyvää lämpöä hyväksi käyttäen. Altaaseen päätyy veden lisäksi ainakin elintarvike- ja mahdollisesti myös puhdistusainejäämiä. Ongelmaa lähestytään määrittelemällä ensin lähtötilanne, jonka jälkeen tutustutaan korroosion ilmenemismuotoihin ja korroosioon ilmiönä. Tämän jälkeen tarkastellaan tunnetusti kuparin sekä tinan korroosiota aiheuttaviin aineisiin, todennäköisimmin altaaseen päätyvän elintarvikkeen, maidon, koostumukseen sekä altaassa haihtuvan ja pilaantuvan maidon hajuhaittojen estämiseksi käytetyn puhdistusaineen koostumukseen. Näiden perusteella luodaan yleiskatsaus haihdutusaltaassa vaikuttaviin olosuhteisiin, joita voidaan verrata edellä mainittuihin tunnettuihin korroosion aiheuttajiin. Työ on rajattu koskemaan tunnetusti kuparissa ja tinassa korroosiota aiheuttaviin olosuhteisiin sekä korroosion niihin esiintymismuotoihin, jotka lähtötilanteen ja olosuhteiden kannalta ovat todennäköisimpiä, eli yleiseen syöpymiseen, pistesyöpymiseen, galvaaniseen korroosioon ja biologiseen korroosioon. Saatujen tulosten kautta annetaan ehdotuksia altaan materiaalivalintojen ja konstruktion korroosionkeston parantamiseksi.

Vessa

Vessa. Veden valuminen. Oven avaaminen ja sulkeminen. Vessan vetäminen.

Lokkeja

Linnut. Selkälokkien kirkumista. Paikoin veden ääniä.

Vene

Veden liplatusta veneen kylkiin.

Vesiputous

Veden pauhinaa.

Vene

Soutaja astuu veneeseen. Veden liplatusta taustalla.

Hevostalli

Hevostallin ääniä. Hääräilyä, ketjujen kilinää, veden laskua, kävelyä, hevosten hirnahtelua taustalla.