Titaanisen valkaisutornin korjaussuunnitelma

Tämän työn tarkoituksena on poistaa toistuvasti esiintyneet vauriot titaanisessa valkaisutornissa Kuusankosken paperitehtailla. Vauriot esiintyivät melko pian käyttöönoton jälkeen ja niitä esiintyi toistuvasti jokaisen korjauksen jälkeen. Jatkuvatoimisen prosessin vuoksi käyttökatkokset eivät olleet suotavia. Aikataulu suunnittelulle ja korjaukselle oli erittäin tiukka, jolloin kenttämittauksia ei ollut mahdollista tehdä laskelmien tueksi. Tämän vuoksi tähän työtön parhaiten soveltuvaksi menetelmäksi valittiin FEA. Alkuperäisessä rakenteessa pääsäiliöön oli hitsattu pintatasku, jota käytettiin välisäiliönä varastoimaan suuri määrä vaarallista nestettä. Tämä aiheutti valkaisutornin vaipalle murtumia ja vuotoja sekä suuronnettomuuden riskin koko valkaisutornille. Kuormitustietojen puutteesta johtuen kuormitukset mallinnettiin virtuaalisesti FE-menetelmällä ja analyyttisin keinoin. Kuormitusten suuruudet arvioitiin konservatiivisesti. Tämän työn tärkein oivallus oli määritellä uudelleen pintataskun toiminto siten, että sitä ei enää käytetty nesteen välivarastona, vaan ohjaimena nesteelle. Tämä innovatiivinen ongelmankorjauskonsepti on havaittu onnistuneeksi, koska vaurioita ei ole enää esiintynyt viimeisimmän korjauksen jälkeen.

High voltage discharge for degradation of organic contaminants in water

The pulsed dielectric barrier discharge (PDBD) and pulsed corona discharge (PCD) were compared for their efficiency to degrade phenol in water solution. Results show that PCD has higher efficiency than PDBD to degrade phenol. When initial pH of water solution was elevated, phenol degradation in the PCD reactor was significantly enhanced, although no considerable effect was seen in the PDBD reactor. The PCD reactor was also able to degrade lignin significantly, both in synthetically prepared solution and in pulp and paper mill wastewater. Water temperature did not affect phenol degradation; however, lignin was better oxidized at lower temperature.

Validation of plant dynamic model by online and laboratory measurements – a tool to predict online COD loads out of production of mechanical printing papers

COD discharges out of processes have increased in line with elevating brightness demands for mechanical pulp and papers. The share of lignin-like substances in COD discharges is on average 75%. In this thesis, a plant dynamic model was created and validated as a means to predict COD loading and discharges out of a mill. The assays were carried out in one paper mill integrate producing mechanical printing papers. The objective in the modeling of plant dynamics was to predict day averages of COD load and discharges out of mills. This means that online data, like 1) the level of large storage towers of pulp and white water 2) pulp dosages, 3) production rates and 4) internal white water flows and discharges were used to create transients into the balances of solids and white water, referred to as “plant dynamics”. A conversion coefficient was verified between TOC and COD. The conversion coefficient was used for predicting the flows from TOC to COD to the waste water treatment plant. The COD load was modeled with similar uncertainty as in reference TOC sampling. The water balance of waste water treatment was validated by the reference concentration of COD. The difference of COD predictions against references was within the same deviation of TOC-predictions. The modeled yield losses and retention values of TOC in pulping and bleaching processes and the modeled fixing of colloidal TOC to solids between the pulping plant and the aeration basin in the waste water treatment plant were similar to references presented in literature. The valid water balances of the waste water treatment plant and the reduction model of lignin-like substances produced a valid prediction of COD discharges out of the mill. A 30% increase in the release of lignin-like substances in the form of production problems was observed in pulping and bleaching processes. The same increase was observed in COD discharges out of waste water treatment. In the prediction of annual COD discharge, it was noticed that the reduction of lignin has a wide deviation from year to year and from one mill to another. This made it difficult to compare the parameters of COD discharges validated in plant dynamic simulation with another mill producing mechanical printing papers. However, a trend of moving from unbleached towards high-brightness TMP in COD discharges was valid.

Paperin ominaisuuksiin vaikuttaminen kuitulajeilla ja valmistuksen osaprosesseilla

Työn tarkastellaan massalaatujen valmistusmenetelmiä ja paperinvalmistuksen osaprosesseja pitäen silmällä massalaadun ja jälkikäsittelyn vaikutusta paperin optisiin ja reologisiin ominaisuuksiin. Pääpaino oli käytössä olevilla prosesseilla, mutta myös muutaman viimeisen vuosikymmenen aikaisiin valmistusmenetelmiin tutustuttiin suppeasti. Koska asiakkaat ja kuluttajat vaativat yhä vaaleampia, kestävämpiä ja lujempia papereita, on tärkeää kyetä tunnistamaan eri osa-prosessit, joilla voidaan vaikuttaa näihin ominaisuuksiin. Asiakaslähtöisyyden ohella prosessien pitää nykyisten tiukkojen päästömääräysten vuoksi pyrkiä ympäristöystävälliseen liiketoimintaan. Myös keräyspaperin käytöstä on säädetty asetus, jonka mukaan keräyspaperin pitää päätyä ensisijaisesti uusiopaperin raaka-aineeksi. Ympäristövaatimukset ja kierrätyskuidun käyttö antavatkin omat haasteensa hyvien optisten ja reologisten ominaisuuksien saavuttamisessa.

Fractionation of wood hydrolysate by ultrafiltration membranes at high temperature

Ultrafiltration (UF) is already used in pulp and paper industry and its demand is growing because of the required reduction of raw water intake and the separation of useful compounds from process waters. In the pulp and paper industry membranes might be exposed to extreme conditions and, therefore, it is important that the membrane can withstand them. In this study, extractives, hemicelluloses and lignin type compounds were separated from wood hydrolysate in order to be able to utilise the hemicelluloses in the production of biofuel. The performance of different polymeric membranes at different temperatures was studied. Samples were analysed for total organic compounds (TOC), lignin compounds (UV absorption at 280 nm) and sugar. Turbidity, conductivity and pH were also measured. The degree of fouling of the membranes was monitored by measuring the pure water flux before and comparing it with the pure water flux after the filtration of hydrolysate. According to the results, the retention of turbidity was observed to be higher at lower temperature compared to when the filtrations were operated at high temperature (70 °C). Permeate flux increased with elevated process temperature. There was no detrimental effect of temperature on most of the membranes used. Microdyn-Nadir regenerated cellulose membranes (RC) and GE-Osmonics thin film membranes seemed to be applicable in the chosen process conditions. The Polyethersulphone (NF-PES-10 and UH004P) and polysulphone (MPS-36) membranes used were highly fouled, but they showed high retentions for different compounds.

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.

Transformações químicas da matéria orgânica durante a compostagem de resíduos da indústria madeireira

Composting of sawdust and paper mill sludge, using a "Kneer" process reactor, was studied in an attempt to elaborate upon organic matter (OM) transformation during the process and to define parameters to measure the compost maturity level. Temperature, electron paramagnetic resonance (EPR) data, ash and C, H, N and S contents, and a spectroscopic method using ultraviolet-visible (UV-VIS) for alkaline (pH = 8.5) and solid samples was used to study the maturity of the compost samples. These parameters were measured in 6 humic acids (HA) extracted from the compost samples during 29 days. The results of this work show that the "Kneer" process is efficient in transforming ligno-celulitic residues in a short time (29 days), into an organic fertilizer material with application perspectives.

Ferro zero: uma nova abordagem para o tratamento de águas contaminadas com compostos orgânicos poluentes

Anthropogenic pollution of groundwater and surface water has become a very serious environmental problem around the world. A wide range of toxic pollutants is recalcitrant to the conventional treatment methods, thus there is much interest in the development of more efficient remediation processes. Degradation of organic pollutants by zero-valent iron is one of the most promising approaches for water treatment, mainly because it is of low cost, easy to obtain and effective. After a general introduction to water pollution and current treatments, this work highlights the advances, applications and future trends of water remediation by zero-valent iron. Special attention is given to degradation of organochloride and nitroaromatic compounds, which are commonly found in textile and paper mill effluents.

Imobilização e caracterização de lacase e seu uso na biodegradação de efluentes de indústrias papeleiras

Laccase from Aspergillus sp was immobilized on glutaraldehyde-activated chitosan beads. A comparative study between free and immobilized laccase was conducted and the potential of the resulting immobilized derivative in the biodegradation of pulp and paper mill effluent was evaluated. The immobilized laccase is more resistant to various denaturing conditions, which allows for the reduction of 65% of the phenols (total and low molecular weight) and loss of 60% of total color in the effluent. These results show the potential of the immobilized laccase in the biodegradation of phenols, the chemical agents responsible for the high toxicity of the effluent generated in cellulose pulp industries.

Separation of Gas Bubbles from Circulation Waters and Pulp Suspensions in Open Channel Flow

The objective of this thesis was to study the removal of gases from paper mill circulation waters experimentally and to provide data for CFD modeling. Flow and bubble size measurements were carried out in a laboratory scale open gas separation channel. Particle Image Velocimetry (PIV) technique was used to measure the gas and liquid flow fields, while bubble size measurements were conducted using digital imaging technique with back light illumination. Samples of paper machine waters as well as a model solution were used for the experiments. The PIV results show that the gas bubbles near the feed position have the tendency to escape from the circulation channel at a faster rate than those bubbles which are further away from the feed position. This was due to an increased rate of bubble coalescence as a result of the relatively larger bubbles near the feed position. Moreover, a close similarity between the measured slip velocities of the paper mill waters and that of literature values was obtained. It was found that due to dilution of paper mill waters, the observed average bubble size was considerably large as compared to the average bubble sizes in real industrial pulp suspension and circulation waters. Among the studied solutions, the model solution has the highest average drag coefficient value due to its relatively high viscosity. The results were compared to a 2D steady sate CFD simulation model. A standard Euler-Euler k-ε turbulence model was used in the simulations. The channel free surface was modeled as a degassing boundary. From the drag models used in the simulations, the Grace drag model gave velocity fields closest to the experimental values. In general, the results obtained from experiments and CFD simulations are in good qualitative agreement.

Projektimarkkinoinnin haasteet ja suhteiden tunnistaminen

Tässä tutkimustyössä oli tavoitteena tutkia projektimarkkinointiin liittyviä haasteita, joita Andritz Oy Wood Processing on kohdannut yhdessä sellu- ja paperiteollisuuden projektissa ja kolmessa puupohjaisen biomassavoimalaitoksen projektissa. Työn tarkoitus oli nostaa esille millaisia yhteisiä haasteita näiden tutkittujen projektien välillä on olemassa ja mihin työn kohteena olevan yrityksen tulisi keskittyä projektimarkkinointiprosessissa. Teoriaosiossa käsitellään monipuolisesti projektiliiketoimintaan liittyviä teorioita. Ensimmäiseksi tarkastellaan projektimarkkinointi- ja projektimarkkinointiprosessimalleja. Näiden jälkeen tutkitaan D-U-C-mallia (epäjatkuvuus, ainutkertaisuus ja monimutkaisuus), joka esiintyy hyvin monen tutkijan tutkimuksissa, kun käsitellään projektiliiketoimintaa. Lopuksi teoriaosiossa tarkastellaan asiakassuhteita ja miljööanalyysia projektiliiketoiminnassa. Tutkimuksen empiirisessä ensimmäisessä osiossa käydään läpi projektimarkkinointiin liittyvät haasteet, jotka löytyivät tutkituista tapausesimerkeistä. Tämän jälkeen jokaisesta projektista on laadittu miljöökartoitus, jonka perusteella nähdään projektien miljöiden vaihtelevuus. Viimeisenä asiana empiirisessä osiossa käydään läpi perusteet, jotka vaikuttivat projektitoimittajan valintaan. Teoreettisen ja empiirisen aineiston pohjalta on laadittu yritykselle suosituksia, joiden uskotaan parantavan yrityksen kilpailukykyä projektiliiketoiminnassa. Esiin nousseet asiat projektimarkkinoinnissa ovat monille itsestään selvyyksiä, mutta niiden toteuttamisessa on vielä paljon kehitettävää.

Kalvonpesuprosessit paperiteollisuuden sovelluksissa

Tämän työn tarkoituksena oli löytää tehokas ja taloudellinen pesuaine/pesuaineyhdistelmä kahdelle nanosuodatuskalvolle, joiden läpi on suodatettu paperitehtaan kirkassuodosta ja hiomon kiertovettä. Työssä tutkittiin myös sitä, kestävätkö tutkitut kalvot vetyperoksidia. Työssä havaittiin, että tutkituista kalvoista huokoisempi ei puhdistunut millään tutkituista pesuaineista/pesuaineyhdistelmistä. Tiiviimmän kalvon vesivuo palautui hyvin kahdella tutkituista pesuaineista. Palautuminen oli todennäköisesti seurausta siitä, että pesuaine irrotti lian kalvon pinnasta ja modifioi sen jälkeen kalvon pintaa. Työssä havaittiin myös, että huokoisempi kalvo kestää hyvin toistuvaa vetyperoksidikäsittelyä. Tiiviimpi kalvo puolestaan ei kestä toistuvaa käsittelyä vetyperoksidilla. Vetyperoksidia voidaan kuitenkin käyttää satunnaisesti apuna tiiviimpienkin kalvojen pesussa.

Ehkäisevän mekaanisen kunnossapidon nykytilanne, kehittäminen ja raportointi paperi- ja kartonkitehtaalla

Työn tarkoituksena on tutkia Empower Oy:n tuottamaa Storan Enson Anjalankosken paperi- ja kartonkitehtaiden ehkäisevää kunnossapitoa. Työ rajataan koskemaan mekaanista kunnossapitoa. Kunnossapitopalveluliiketoiminta asettaa vaatimuksia toiminnan raportoimiselle. Kuukausittain toimitettavaan asiakasraporttiin haluttiin lisätä kohta ehkäisevästä kunnossapidosta. Ongelmaksi muodostui kuitenkin se, mitä ja miten siitä tulisi raportoida. Työn teoriaosassa käydään läpi pintapuolisesti palveluliiketoimintaa. Kunnossapidosta on esitetty perusteoriaa, vikaantumismallit, kunnossapidon tunnusluvut ja kunnossapidon vaikutus tuotannon kokonaistehokkuuteen. Tämän jälkeen käydään läpi kunnossapitolajit ja keskitytään nimenomaan ehkäisevään kunnossapitoon. Ehkäisevä kunnossapito on jaettu karkeasti jaksotettuun ja kuntoon perustuvaan kunnossapitoon. Ehkäisevässä kunnossapidossa painotetaan oman toiminnan analysointia ja pyrkimystä jatkuvaan parantamiseen. Kunnossapidon toimintamalleja on tarkasteltu, jotta ymmärrettäisiin syyt, miksi kunnossapitoa tehdään ja mihin sillä pyritään. Työssä käydään läpi Inkeroisissa tehtävien ennakkohuoltotöiden teoriaa ja tarkastellaan tehtävien käytännön suorittamista. Lopuksi pohditaan ehkäisevän kunnossapidon raportointiin käytettävää tunnuslukua ja esitetään parannusehdotus nykyiseen raportointiin.

Joukkoirtisanomisen jälkeen - työllistymisen haasteet ja tukitoimien toimivuus irtisanottujen näkökulmasta

Tämän tutkimuksen tavoitteena on kuvata joukkoirtisanottujen näkökulmasta työllistymisen haasteita, tukitoimien toimivuutta ja miten tukitoimia kehittämällä pystyttäisiin vastaamaan paremmin irtisanottujen kokemiin haasteisiin. Tutkimusmenetelmä on laadullinen haastattelututkimus. Tutkimuksen aineisto kerättiin haastattelemalla yhtätoista Voikkaan tehtaalta vuonna 2006 irtisanottua työntekijää. Tutkimuksen perusteella keskeisimpinä työllistymisen haasteina nähdään ikä, yksipuolinen työkokemus, vaikeasti toiselle alalle siirrettävä ammattitaito sekä haluttomuus muuttaa toiselle paikkakunnalle. Pääsääntöisesti tukitoimiin oltiin melko tyytyväisiä, joskin mielipiteet tukitoimien onnistumisesta vaihtelivat paljon. Muutosturvan tärkeimpänä hyötynä nähtiin mahdollisuus opiskella taloudellisen tuen turvin. Tukitoimia koskevaa tiedotusta kritisoitiin mm. puutteellisista ja vääristä tiedoista.

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.