LATEKSITEHTAAN TUOTANNON LÄMPÖ- JA VIRTAUSTEKNISTEN JÄRJESTELMIEN OPTIMOINTI

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia lateksia tuottavan tehtaan lämmön tuoton ja jäähdytyksen energiatasetta sekä selvittää mahdollisia energiatehokkuustoimenpiteitä, jotka suorittamalla saadaan maakaasun ja sähköenergian kulutusta pienennettyä. Opinnäytetyö on osana Vähähiiliset satamatoiminnot –hanketta, jossa Kymenlaakson ammattikorkeakoulu on yhtenä toimijana.

Työn pohjatiedoiksi selvitettiin aluksi sähkön ja maakaasun käytön kulutustrendi sekä nykytila keräämällä prosessista historiatietoja kolmelta viimeiseltä vuodelta. Tehtaalla viimeisen kolmen vuoden aikana tehdyt energiatehokkuustoimenpiteet listattiin ja lisättiin kulutustrendien diagrammeihin. Höyryn kokonaistuotto sekä käyttökohteiden käyttämät prosenttiosuudet selvitettiin yhdistämällä prosessista kerätty historiatieto eri laskentamalleihin.

Prosessista peräisin oleva lämpöenergia siirretään erilaisten lämmönvaihtimien avulla jäähdytysvesiverkoston glykoliveteen ja jäähdytetään erillisillä jäähdytystorniyksiköillä. Megawattitasoa oleva lämpöenergia on peräisin prosessihöyrystä sekä reaktoreissa tapahtuvasta voimakkaasti lämpöä vapauttavasta reaktiosta. Lämmön tuoton ja jäähdytyksen energiatase saatiin selville vertaamalla kaikkien lämmöntuottajien jäähdytysveteen aikaansaamaa lämpötehoa jäähdytystornien suorittamaan jäähdytystehoon. Tuotantoprosessin sähkön ja maakaasun kulutuksille mallinnettiin yhtälöt, joita voidaan hyödyntää havaitsemaan prosessissa vuorokausitasolla tapahtuneet epänormaalilla tasolla olleet sähkön ja höyryn kulutusmäärät. Tiedon perusteella voidaan tarkastella edellisen vuorokauden toimenpiteitä ja miettiä syytä poikkeamille. Jäähdytysvesiverkostoon liittyviä virtausteknisiä ratkaisuja ja niiden energiatehokkuuden parantamista tutkittiin. Myös tehtaalle prosessihöyryä tuottavan höyrykattilan energiatehokkuutta sekä sen energiatehokkuuden parannustoimenpiteitä selvitettiin.

Oppilastyönä tehdyn selvityksen perusteella löydettiin potentiaalisia energiatehokkuustoimenpiteitä, jotka suorittamalla sähkön ja maakaasun kulutuksia saadaan pienennettyä järkevillä takaisinmaksuajoilla.

The objective of this thesis was to study the cooling system of the process in the factory, which produces latex for the cardboard coating. In the study, attention is paid to the use of the energy, energy balance of the process heating and cooling and to the new opportunities to reduce energy consumption. Research is a part of the Vähähiiliset Satamatoiminnot -project in which KYAMK is working as one actor.

As the source information of the study, the consumption as well as consumption trend of electricity and natural gas were first investigated by gathering historical data from the last three years about the process. The improvements that had been made to reduce energy consumption were added into the consumption trends. The gross production of steam and percentage values used by the individual devices were clarified by connecting the process historical data into different calculation models and using Excel spreadsheet.

The process of thermal energy, which is a result of strongly exothermic chemical reaction of the reactors, and from the steam inner energy, is transferred into glycol water of the cooling system by using different types of heat exchangers, and is removed from the cooling water on separate cooling towers. The heat power accomplished by all the heat producers was compared to the cooling effect performed by the cooling towers. To the electricity and steam consumptions of the manufacturing process, the equations which can be utilized to perceive the consumption amounts of electricity and steam at an abnormal level were modelled. Based on this information, the measures of the previous day can be examined and a reason for the deviations can be evaluated. The flow technical solutions which are related to the cooling water piping and opportunities to improve their energy efficiency, were studied. Efficiency rate of the steam boiler which produces process steam and possibilities to improve its efficiency rate, was determined.

In the study, potential targets for energy efficiency improvement with a reasonable repayment period, were found.