FERROKROMISULATTOJEN VESIJÄÄHDYTYSTEN KEHITYSMAHDOLLISUUDET

Abstract

Opinnäytetyössä selvitettävinä asioina olivat Outokumpu Chromen ferrokro-miuunien suljettujen kiertojen jäähdytykset. Opinnäytetyön rajaukset ja päätavoitteet selkiytyivät kirjaamalla ylös jäähdytyksissä havaittuja ongelmia sekä keräämällä ja analysoimalla prosessin käyttötietoja mm. automaatiojärjestelmästä. Työn toimeksiantajan esityksestä tutkittiin mahdollisuutta pienentää vanhoilla uuneilla olevaa tehdaspäästön kiertokuormaa korvaamalla uunien jäähdytys ilma/vesijäähdytykseksi. Uuden FeCr-uunin glykolivesivuoto-ongelmien poistamiseksi selvitettiin mahdollisuutta rajoittaa välivaihtimilla jäätymisenestoaineen käyttö vain ulkona olevaan jäähdytinkiertoon. Kolmantena asiana työssä pohjustettiin opinnäytetyön mahdollinen jatkohanke. Edellä mainittuja erillisiä selvityksiä yhdistävät samat tavoitteet; turvallisempi työympäristö, yksinkertaisempi päästömittaus ja kustannussäästöt. Jatkohanke sitoisi projektit ja laitokset yhteen poistamalla glykolin käytön kokonaan. Jatkohankkeessa tarkasteltaisiin mahdollisuutta hyödyntää pakkaskaudella käyvien uunien lämpöenergiaa seisovien uunien jäähdytyskiertojen lämpimänä pitämiseksi.

Työn lähtötietoina olivat jäähdytysprosessien käyttötiedot, joista laskennallisesti määriteltiin toteutuneet jäähdytystehot. Analyysissä havaitut vanhojen sulattojen puutteet mittauksissa huomioitiin jäähdytystehojen arvioinnissa. Määriteltäessä uuden jäähdytysjärjestelmän huippukapasiteettia ja sen perusteella kehitettävää lämpöteknistä ratkaisua oli kysyttävä, pitääkö sen olla rakennettu muutaman kerran vuosikymmenessä toistuvia ääritilanteita varten? Olisiko tärkeämpää pyrkiä yksinkertaiseen, varmistettuun normaalitoimintaan ja varautua ennustettaviin ääriolosuhteisiin kevyemmillä ratkaisuilla? Opinnäytetyössä ei porauduttu syvälle teoreettisiin perusteisiin eikä haettu innovaatioita. Työssä etsittiin ainutlaatuisiin teollisuusjärjestelmiin soveltuvia turvallisia käytännön ratkaisuja.

Keskeisiä tuloksia olivat mm. ilmajäähdytys välivaihtimineen, termodynaamisen tilan kasvattaminen kosteutuksella, häiriötilanteisiin varautuminen käyttä-mällä kaukolämpöä sulanapitoon sekä mahdollisuus irtaantua yhteisestä jäähdytysjärjestelmästä jaloterästehtaan kanssa. Havaintotuloksena oli myös kokonaisvaltaisen prosessisuunnittelun merkitys jäähdytysjärjestelmien suun-nittelussa unohtamatta mittalaitteiden tärkeyttä, oikeaa asentamista ja kalibrointia.

The basic problem of thesis was how closed water cooling methods at Outokumpu Chromes smelting plants might be improved. The definition and main aims sharpened after discussions of process problems and during the cooling process data collection and analysis. There were three main cases. At first in older smelters it has studied how to reduce or remove the volume of metal emission circuit. That is the problem in Outokumpu plant’s sea water cooling system. One solution could be air cooling instead of sea water cooling. The other was that in the modern smelter, there have been problems with glycol leaking. The answer could be a two-step cooling system. The third case was to collect process data for to joint three cooling systems together. This led to a further study on how to reach thermodynamic balance between the running and idle smelter in the thread of freezing. All cases have same goals: work safety, simple emission measurement and the saving of costs. The third potential case should be the total use of removed glycol. The thesis does not define any solutions ready.

The starting point was the recorded cooling process data, which can be calculated into maximum cooling performance. At the beginning of the analysis the data was under many suspicions. Negative ratings in cooling systems aren’t normal, thus thermometer transmitter might be without exact calibration or ordinary installing. The wrong data of the older smelting plans were observed in the estimation. When the high-performance of the cooling definition was analyzed, a question was how critical the specifications are. If extreme conditions happen one time in a decade, should the solutions work normally and manage extreme conditions with simpler solutions? In the improvement cases there exists no theoretical study and so it does not include new innovations.

Because the site was very unique in an industrial scale, there normal solutions industrial were used. The results of thesis are effective air cooling units, heat exchangers and air humidity to raise the thermodynamic performance on solutions the hottest season. For winter time shutdown using district heat to warm air cooling system might be useful. One result is a possibility to withdraw from the common pumping station. The discovered results are the importance of comprehensive process design as well as the quantity, installation and calibration of the measuring instruments.