Nikkelikuivaamon lauhteen energiatehokkuuden kehittäminen

Abstract

Tämän opinnäytetyön toimeksiantaja oli Boliden Harjavalta (BOHA), jolle selvitettiin nikkelikuivaamon lauhteen käyttöä SEMU (sekoitus ja murskaus) aseman lämmitykseen ja höngänkehittimeen talousveden sijasta. Tarkoituksena oli tutkia nikkelikuivaamon lauhteen määrää ja parantaa sen energiatehokkuutta.

Opinnäytetyön teoriaosuudessa tarkastellaan yleisellä tasolla energiantehokkuus-käsitettä ja tarkemmin tarkastellaan höyry- ja lauhdejärjestelmää ja käydään läpi niihin kuuluvia pääkomponentteja.

Laskennoissa selvitettiin SEMU-asema rakennuksen lämmitystarpeet laskemalla kuukausikohtaiset lämpöhäviöt jokaiselle rakennusosalle erikseen Excel-ohjelmiston avulla. Lämpöhäviöitä varten selvitettiin rakennuksen pinta-alat, rakennusosien materiaalit ja U-arvot ja kuukausien keskimääräiset ulkolämpötilat vuosilta 2019–2022. Rakennukselle laskettiin myös vuotoilma- ja ilmanvaihdon lämpöhäviöt. Työn lämpöhäviö laskennoissa käytettiin pääosin lähteenä Suomen rakennusmääräysten kokoelmaa D5 sekä C4.

Työssä laskettiin myös energiansäästö, joka syntyy, kun höngänkehittimeen ajetaan kuumaa lauhdetta talousveden sijaan. Tämä selvitettiin laskemalla talousveden lämmitykseen kuluva energiamäärä. Käytettävissä oleva lauhteen määrä saatiin selville lauhdejärjestelmän Wedge-ohjelmistosta, josta löytyy kaikki prosessidata.

Laskentojen tuloksista havaittiin, että lauhteen määrä riittää SEMU-aseman lämmitykseen. Höngänkehittimessä käytettävällä lauhteella saavutetaan merkittäviä energiansäästöjä. Lauhdetta jää vielä SEMU-aseman jälkeenkin hyödynnettäväksi muissa käyttökohteissa.

The research work of this thesis was carried out for Boliden Harjavalta (BOHA). The aim of the thesis reported here was to examine: the use of nickel drying plant condensate for the heating of the SEMU (mixing and crushing) unit and steam generator instead of domestic water; the amount of the nickel dryer plant condensate and to improve its energy efficiency.

In the theory part of the thesis, the concept of energy efficiency is examined at a general level, and the steam and condensate system are examined in more detail and the main components that belong to them are reviewed.

In the calculations, the heating needs of the SEMU unit building were calculated by the monthly heat losses for each part of the building separately using the Excel program. For determining the heat losses, the following data was used: the surface areas of the building, the materials, their corresponding U-values, and also the average monthly outdoor temperatures for the years 2019–2022. Leakage air and ventilation heat losses were also calculated for the building. The Finnish building regulations collection D5 and C4 were mainly used in the calculations of the heat loss.

In addition, the energy saving when hot condensate is fed into the steam generator instead of domestic water was evaluated. It was estimated by the amount of energy used for heating the domestic water. The usable amount of condensate was found out from Wedge program which has all the process data.

Based on the results of the calculations, it was found that the amount of condensate is sufficient for the heating of the SEMU unit. Energy savings are achieved by using the condensate in the steam generator. Even after the SEMU unit, the condensate can be utilized in other applications.