Paperikoneen ilmakuivaimen lämmöntalteenoton mitoitus

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli paperikoneen ilmakuivaimen lämmöntalteenoton mitoitus toimeksiantajan UPM Communication Papers Kymin paperikoneelle. Opinnäytetyön tavoitteena oli mitoittaa lämmönvaihdin oikealla materiaalivalinnalla ja määrittää lämmöntalteenoton hyöty. Tutkimuksessa pyrittiin selvittämään lämmönvaihtimella saavutettava hyöty sekä lämmönvaihtimeen investoimisen taloudellinen kannattavuus. Tämän lisäksi tarkoituksena oli laatia lämmönvaihtimen vaihtosuunnitelma.

Työ aloitettiin perehtymällä paperikoneen ilmakuivaimen ja järjestelmään kuuluvien laitteiden toimintaan. Tuotantolaitoksella käytössä olevalta ohjelmistolta pystyttiin tutkimaan ilmakuivaimen sekä prosessin toimintaa. Ohjelmiston mittareilta saatiin tarvittavaa dataa lämmönsiirtimen mitoitusta sekä hyödyn määrittämistä varten. Mitoituksessa hyödynnettiin olemassa olevan lämmönvaihtimen mittoja. Prosessin ainevirtojen huomattiin olevan korroosiota aiheuttavaa, minkä perusteella lämmönvaihtimen materiaalivalinta tehtiin.

Lämmönvaihtimen mitoituksessa päädyttiin luotettaviin tuloksiin. Lämmönvaihtimen lämpöteho ja sen avulla saavutettava lämpöenergian talteenotto saatiin määritettyä. Lämmönvaihtimen pintalämpöputkien halkaisija kasvoi ja siten myös lämmönsiirtopinta-ala. Materiaalivalinnassa päädyttiin korroosiota kestävään ruostumattomaan teräkseen. Lämmönvaihtimen painehäviö määritettiin pintalämpöputkien halkaisijan muuttumisen vuoksi.

The purpose of the thesis was to dimension the heat recovery of a paper machine air dryer for a paper machine at UPM Communication Papers Kymi. The aim of the thesis was to dimension the heat exchanger with the right choice of material and to determine the benefit of heat recovery. Moreover, the goal was to find out the benefits of a heat exchanger and the economic viability of investing in a heat exchanger. Finally, the objective was to draw up a heat exchanger replacement plan.

The study was begun by getting acquainted with the operation of the air dryer of the paper machine and the equipment included in the system. By examining the software used at the production plant, it was possible to study the operation of the air dryer and the process. The necessary data was obtained from the software's gauges for the sizing of the heat exchanger, as well as for determining the benefit. The dimensions of the existing heat exchanger were utilized in the sizing. The material flows in the process were found to be corrosive and the material selection for the heat exchanger was made on basis of this finding.

Reliable results were obtained in the sizing of the heat exchanger. The heat out-put of the heat exchanger and the heat energy recovery achieved by it were determined successfully. The diameter of the surface heating tubes of the heat exchanger was increased and thus also the heat transfer area. The choice of material was based on corrosion-resistant stainless steel. The pressure drop of the heat exchanger was determined due to the change in the diameter of the surface heat pipes.