Vaneri- ja kertopuutehtaiden kuivatuskoneiden lämmöntalteenottojen järjestelmäselvitys

Vanerin tai kertopuun valmistusprosessissaviilun kuivaukseen käytetään suurin osa koko valmistusprosessin primäärienergiasta. Viilunkuivauskoneessa viilun sisältämä vesi siirretään tyypillisesti prosessihöyryllä lämmitettyyn viilunkuivaajan kiertoilmaan höyrystämällä ja poistetaanviilunkuivaajasta poistoilman mukana. Viilunkuivaajan poistoilma on lämmintä jaerittäin suuren kosteuspitoisuutensa takia sisältää runsaasti energiaa. Tyypillisellä viilunkuivaajalla poistoilmaan sitoutunut lämpöteho vaihtelee prosessiolosuhteista riippuen välillä 2,7-5,7 MW. Diplomityössä tutkittiin viilunkuivaajan poistoilman sisältämän lämmön talteenottoa laitteistolla, johon kuuluu lämmöntalteenottopesuri, jossa poistoilmalla lämmitetään tuotantolaitoksen tukkipuun hautomon kiertovettä sekä ilma-ilma-lämmönsiirrin, jolla lämmitetään pesurista poistuvan ilman jäännöslämmöllä ulkoilmaa tehdassalin tuloilmakäyttöön. Työn tavoitteena oli kehittää lämmöntalteenottojärjestelmän suunnittelua, mitoitusta ja ajotapoja. Työssä analysoitiin teoreettisesti pesuria ja ilmalämmönsiirrintä, kehitettiin lämmöntalteenottopesurin simulointimenetelmä ja mitattiin toiminnassa olevia talteenottolaitteistoja. Tutkimuksessa todettiin lämmöntalteenottohyötysuhteen vaihtelevan lämmityskaudella välillä 50-70 %. Lämmöntalteenottolaitteiston pesurin veteen saatava teho riippuu ensisijaisesti viilunkuivaajan poistoilman lämpösisällöstä, joka on enimmäkseen kosteusriippuvainen ja ilmanvaihtoilmaan saatava teho ulkolämpö-tilan määräämästä tehontarpeesta. Pesurin vesijärjestelmän vaikutusmekanismit pesurin suorituskykyyn tunnistettiin ja niiden pohjalta annetaan suositukset mitoitukseen ja ajotapaan. Lämmöntalteenottolaitteiston lämpötehon tasapainottamiseen pesurin ja ilma-ilma-lämmönsiirtimen välillä mitoituksen avulla esitellään työkalut.

Puutuotteiden kakkoslaadut: nykytilan analyysi ja toiminnan tehostaminen

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää erilaisten puutuotteiden kakkoslaatujen syntyä ja niiden aiheuttamaa negatiivista tulosvaikutusta. Lisätavoitteena oli kootapuutuotteiden kakkoslaaduille toimintasuunnitelma, jonka avulla yritys voisi vähentää kakkoslaatujen syntyä sekä pienentää niiden aiheuttamaa tappiota. Yrityksen puutuotteista tutkimukseen kohteina olivat viilut, vaneritja sahatavarajalosteet. Nykytilan selvittämiseksi kerättiin tietoa yrityksen tietojärjestelmistä ja haastattelemalla useita henkilöitä eri yksiköistä. Tutkimukseen haastateltiin henkilöitä myynti-, tuotanto-, sekä kehitysosastoilta. Tietoja analysoimalla etsittiin keinoja toiminnan tehostamiseksi ja yhtenäistämiseksi yksiköiden välillä. Tutkimuksen tuloksena syntyi toimenpide-ehdotuksia ja toimintasuunnitelmia. Tulosten mukaan eri yksiköille sopivat hieman erilaiset toimintamallit. Sahatavarajalosteiden osalta merkittävimpänä keinonaolisi panostettava sopivamman raaka-aineen hankintaan kakkosten välttämiseksi. Vaneriteollisuudessa merkittävimpiä tekijöitä ovat tuotannon sitominen kakkostentehokkaampaan hyödyntämiseen, sekä myynnin ohjeistaminen joustavampiin toimitusmääriin. Viiluteollisuudessa olisi etsittävä uusia käyttökohteita alemman laadunviilulle, jonka raaka-ainetta jää nyt tuotantolaitoksilla hyödyntämättä.

Viilukuivurin suunnittelu kuivaustehon ja -laadun parantamiseksi

Työn tarkoitus tutkia viilukuivurin ilmankiertoa. Tietojen pohjalta suunnitellaan alustava 6-kerroskuivuri. Lisäksi diplomityössä tutkitaan erilaisten kuivausparametrien vaikutusta kuivaustapahtumaan. Viilunkuivauksessa on tärkeää tasainen kuivaustulos. Kuivaustapahtumaan vaikuttavat monet parametrit, joista yksi tärkeimmistä on kuivausilman nopeus suuttimissa. Kun viilukuivurin kuivausilman kierto on tasapainossa, saadaan kuivurin jokaisen kerroksen suutinnopeus yhtäläiseksi. Työ tarkastelee kuivurin kennon eri osien: puhaltimen, patterin, kanavien ja suutinlaatikoiden vaikutusta kuivausilman virtaamiin. Tietojen perusteella on tarkoitus optimoida kuivausolosuhteet kennon eri osissa. Teorian lisäksi työssä on tarkasteltu erilaisten virtausmallien avulla kuivausilman kiertoa kennossa. Eri kuivausparametrien vaikutusta on tutkittu viilun kuivumista simuloivalla ohjelmalla. Kuivurin konstruktion kuormituskestävyyttä on arvioitu FEM-malleilla. Lopputuloksena on saatu alustava malli VTS6x6200 kuivurille.

Vanerin tuotantoprosessin tehostaminen ja raaka-aineen käyttösuhteen parantaminen

Työn tavoitteena oli vanerin tuotantoprosessin tehostaminen ja raaka-aineen käyttösuhteen parantaminen Schauman Wood Oy:n Kuopion vaneritehtaalla. Tuotannon pitkä läpimenoaika ja välivarastojen suuri määrä sitovat paljon pääomaa. Välivarastot ovat tuotannon kapeikkokohtien seurannaisia, koska yksittäisten konelinjojen kapasiteetti ei ole tasapainossa optimaaliseen materiaalin virtaukseen nähden. Teoriaosuus käsittelee valmistettavaa vanerituotetta, tuotantotaloutta, tuotannon- ja materiaalin ohjausta sekä Kuopion vaneritehtaan tuotantoprosessia, joiden avulla selvitään vanerin valmistukseen liittyviä asioita ja niiden yhteyksiä toisiinsa. Tutkimuksen kokeellisessa osassa poistettiin yksi työvaihe vanerin valmistusprosessista ja samalla kiinnitettiin suurta huomiota viilun valmistuksen mittatarkkuuteen. Vanerin liimauksessa aihion reunat jäävät epätasaisiksi, mikä johtuu viilujen mittavaihtelusta, ladontamenetelmästä ja ladonnan tarkkuudesta. Levyjen reunat puhdistetaan ja oikaistaan sahaamalla niistä pois 30 - 50 mm leveät suikaleet. Useasti levyn ensimmäinen sahaus, eli niin sanottu karsintasahaus, on valmisteleva toimenpide tulevaa jatkokäsittelyä varten. Karsintasahauksen poistamisella saavutetaan nopeampi läpimenoaika, pienempi välivarasto viimeistelyosastolla sekä puumateriaalin säästö jättämällä reunojen oikaisu pois.

Pienpuun hyödyntäminen havuvanerin valmistuksessa

Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää pienpuun käytön vaikutuksia Pellos 1 ja Pellos 2 -havuvaneritehtaiden kannattavuuteen. Työssä tutkitaan myös sitä, miten suuria määriä pienpuuta Pellos 1:llä on mahdollista hyödyntää, ja millaisilla keinoilla sekä investoinneilla pienpuun sorvausta voidaan tehostaa. Tutkimuksessa esitettävät laskelmat perustuvat Pekka Hyttisen vuonna 2000 valmistuneen diplomityön koeajojen tuloksiin. Pienpuulla tarkoitetaan tässä yhteydessä latvaläpimitaltaan 170–220 millimetriä paksua tukkia. Kannattavuuslaskelmien tuloksena esitetään Pellos 1:n ja Pellos 2:n tuotantokapasiteetin, hyötysuhteen, muuttuvien kustannusten ja myyntikatteen muuttuminen puun latvaläpimittaluokan funktiona. Lisäksi vertaillaan Pellos 1:n ja Pellos 2:n tunnuslukujen välisiä suhteita ja selvitetään, kummalla tehtaalla pienpuun käyttö vanerin valmistuksen raaka-aineena on järkevämpää. Diplomityön toinen tutkimusosa koskee Pellos 1:llä käsiteltävän pienpuun maksimimäärää sekä tehtaan katkaisu- ja sorviosaston toimintaa. Pellos 1:n suurimpaan mahdolliseen pienpuun käsittelymäärään vaikuttaa teknisten ja tuotannollisten rajoitusten lisäksi myös tukkijakauman rakenne sekä pienpuun käytön lisäämisestä aiheutuva puuraaka-aineen lisätarve. Pienpuun käyttö nostaa katkaisu- ja sorviosastolla käsiteltävää puun kappalemäärää, minkä seurauksena koneiden prosessointinopeus joutuu koetukselle. Tutkimuksen lopussa käsitellään modernisointikohteita, joilla sorvauksen saantoa pystyttäisiin parantamaan ja sorvien toimintaa nopeuttamaan.

Kuusiviilun esikuivaus puristamalla

Tutkimuksen lähtökohtana oli selvittää, voidaanko viilun valmistusprosessiin liittää uusi työvaihe, viilun esikuivaus. Esikuivauksen tarkoituksena on poistaa kosteutta viiluista ennen varsinaista kuivausta ja lisätä näin kuivauskapasiteettia. Tehdyissä tutkimuksissa viilut esikuivattiin nipuissa puristamalla. Muuttujina esikuivauksessa toimivat puristusaika ja -paine. Niiden määrittelyn lähtökohtana pidettiin sitä, etteivät viilun ominaisuudet saa merkittävästi heikentyä esikuivauksen aikana ja samalla viiluista on saatava mahdollisimman paljon kosteutta pois. Aikaisempien tutkimusten avulla selvitettiin vanerin valmistuksen, viilun kuivauksen sekä viilun esikuivauksen teoriaa. Lisäksi selvitettiin puun ominaisuuksien antamia mahdollisuuksia ja rajoitteita esikuivaukseen liittyen. Tutkimus koostui kahdesta osasta: laboratorio- ja tehdastutkimuksista. Laboratoriotutkimuksen tarkoituksena oli toimia tehdastutkimuksen esitutkimuksena. Laboratoriotutkimuksessa tutkittiin ainoastaan esikuivauksen vaikutusta märille viiluille. Tehdastutkimusosiossa esikuivatuista viiluista valmistettiin normaalin vanerinvalmistusprosessin kautta levyjä, joiden ominaisuuksia verrattiin normaaleista viiluista valmistettuihin vanereihin. Viilujen esikuivauksen todettiin pienentävän kuusiviilujen kosteuspitoisuutta. Tämän lisäksi kosteuspitoisuuden muutokset esikuivauksen aikana tapahtuivat tasaisesti niin yksittäisen viilun kuin viilunipunkin sisällä. Esikuivatuista viiluista valmistetut vanerilevyt täyttivät kaikki standardien sekä vanerin laadunvalvontasopimuksen asettamat vaatimukset. Esikuivauksen haitaksi tutkimuksissa todettiin viilun paksuuden pienentymä. Ennen esikuivauksen soveltamista teolliseen käyttöön nähtiin tarvetta lisätutkimukselle, jossa tulisi selvittää suurempien viilunippukokojen esikuivaamista sekä niiden varsinaista kuivaamista heti esikuivauksen jälkeen.

Koivupintaisen havuvanerin kustannustehokkuuden parantaminen

Metsäteollisuuden kiristyvä kilpailutilanne ja globalisoituminen ajavat metsäteollisuusyritykset uuteen tilanteeseen. Säästöä ja tehokkuutta pyritään hakemaan kaikin keinoin ja kaikesta toiminnasta. Samalla kehitetään uusia liiketoimintamuotoja tukemaan jo olemassa olevia ja korvaamaan vanhentuneita. Uuden tuotteen lanseeraus ei aina käy kivuttomasti, eikä elinkaarensa alkuvaiheessa tuotteen valmistaminen välttämättä tuota toivottua taloudellista tulosta. Verrattain uuden vanerituotteen kustannustehokkuuden parantamisen tarve havaittiin myös kohdeyrityksessä. Kirjallisuuden perusteella selvitettiin kohdeyrityksen tilanteeseen soveltuvia menetelmiä tietyn vanerituotteen valmistuskustannusten alentamiseksi. Tavoitekustannuslaskenta, Kaizen-laskenta ja jatkuvan parantamisen periaatteet ovat yleisesti tunnettuja menetelmiä tuotteen valmistuskustannusten hallitsemiseen. Näitä menetelmiä sovellettiin työssä kohdeyrityksen tarpeen mukaisiksi, tavoitteena tietyn vanerituotteen valmistuskustannusten alentaminen. Aluksi paikallistettiin tuotteen kustannusten muodostuminen ja suurimmat kustannuksia aiheuttavat tekijät. Selvityksen pohjalta määritettiin konkreettisia kustannustehokkuutta parantavia toimenpiteitä. Raaka-aineen kulutuksen vähentäminen ja tuoterakenteiden optimointi havaittiin teoreettisten laskelmien perusteella tehokkaimmiksi valmistuskustannusten alentamiskeinoiksi.