Lämmönsiirtimen likaantumisen seuranta
Tiinanen, Valtteri (2017)
Oulun ammattikorkeakoulu
2017
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2017120119285
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2017120119285
Tiivistelmä
Tämä opinnäytetyö on tehty Stora Enso Oulu Oy:n sellutehtaalle. Työn aiheena oli lämmönsiirtimen likaantumisen seuranta. Tavoitteena oli tehdä sellutehtaan kuumaa vettä valmistavista lämmönsiirtimistä likaantumisen seurantaa Savcor Wedge -prosessianalysointijärjestelmään. Työ rajattiin keittämöllä olevaan putkilämmönsiirtimeen, paisuntalipeänjäähdyttimeen.
Aluksi työssä käsiteltiin lämmönsiirtimen toimintaa datan perusteella. Lämmönsiirtimelle määritettiin ensin teho ja sen jälkeen kokonaislämmönsiirtokerroin Wedgen laskennallisia mittauksia hyväksi käyttäen. Lämmönsiirtimelle määritettiin kolme eri toiminta-aluetta lämmönsiirtokertoimen perusteella: likainen, puhdas ja välimalli. Lisäksi tutkittiin, kuinka veden virtaukset ja lämpötilat käyttäytyvät puhtaassa ja likaisessa toiminta-alueessa.
Työssä lämmönsiirtimelle tehtiin myös työkalu likaantumisen seurantaa varten. Mallia työkalulle haettiin erään konferenssin tieteellisestä artikkelista. Työkalulla saadaan aikaan indeksi, joka kuvastaa likimain lämmönsiirtimen likaantumisvastuksen kehitystä. Likaantumisvastus saadaan likaisen lämmönsiirtimen lämmönsiirtokertoimesta ja puhtaan lämmönsiirtimen lämmönsiirtokertoimesta.
Dataan perustuvassa seurannassa todettiin, että puhtaana oleva lämmönsiirrin operoi arvolla yli 1500 W/m2K ja likaisena arvolla alle 1200 W/m2K. Lisäksi todettiin, että veden virtaukset kasvavat alueelta 49–51 kg/s alueelle 57–59 kg/s. Myös veden tulolämpötila laskee lämmönsiirtimen likaantuessa.
Seurantatyökalun tuloksista havaittiin, että lämmönsiirtimen likaantumisvastus saavuttaa arvon 0,2 m2K/kW ennen jokaista seisokkia. Lämmönsiirrin kannattaa puhdistaa, ennen kuin se saavuttaa arvon 0,3 m2K/kW, koska tällöin lämmönsiirrin on kerinnyt likaantua merkittävästi.
Lämmönsiirtimen likaantuminen havaitaan tällä hetkellä prosessiarvojen muutoksista. Toiminta-alueiden määritys ja rakennettu työkalu ovat hyviä välineitä tukemaan lämmönsiirtimen likaantumisen tarkastelua, mutta niiden laajamittaisessa läpiviennissä on kuitenkin omat ongelmansa. Yhtä hyviä tuloksia voitaisiin saavuttaa mahdollisesti erilaisia mittauksia lisäämällä.
Aluksi työssä käsiteltiin lämmönsiirtimen toimintaa datan perusteella. Lämmönsiirtimelle määritettiin ensin teho ja sen jälkeen kokonaislämmönsiirtokerroin Wedgen laskennallisia mittauksia hyväksi käyttäen. Lämmönsiirtimelle määritettiin kolme eri toiminta-aluetta lämmönsiirtokertoimen perusteella: likainen, puhdas ja välimalli. Lisäksi tutkittiin, kuinka veden virtaukset ja lämpötilat käyttäytyvät puhtaassa ja likaisessa toiminta-alueessa.
Työssä lämmönsiirtimelle tehtiin myös työkalu likaantumisen seurantaa varten. Mallia työkalulle haettiin erään konferenssin tieteellisestä artikkelista. Työkalulla saadaan aikaan indeksi, joka kuvastaa likimain lämmönsiirtimen likaantumisvastuksen kehitystä. Likaantumisvastus saadaan likaisen lämmönsiirtimen lämmönsiirtokertoimesta ja puhtaan lämmönsiirtimen lämmönsiirtokertoimesta.
Dataan perustuvassa seurannassa todettiin, että puhtaana oleva lämmönsiirrin operoi arvolla yli 1500 W/m2K ja likaisena arvolla alle 1200 W/m2K. Lisäksi todettiin, että veden virtaukset kasvavat alueelta 49–51 kg/s alueelle 57–59 kg/s. Myös veden tulolämpötila laskee lämmönsiirtimen likaantuessa.
Seurantatyökalun tuloksista havaittiin, että lämmönsiirtimen likaantumisvastus saavuttaa arvon 0,2 m2K/kW ennen jokaista seisokkia. Lämmönsiirrin kannattaa puhdistaa, ennen kuin se saavuttaa arvon 0,3 m2K/kW, koska tällöin lämmönsiirrin on kerinnyt likaantua merkittävästi.
Lämmönsiirtimen likaantuminen havaitaan tällä hetkellä prosessiarvojen muutoksista. Toiminta-alueiden määritys ja rakennettu työkalu ovat hyviä välineitä tukemaan lämmönsiirtimen likaantumisen tarkastelua, mutta niiden laajamittaisessa läpiviennissä on kuitenkin omat ongelmansa. Yhtä hyviä tuloksia voitaisiin saavuttaa mahdollisesti erilaisia mittauksia lisäämällä.