Tuhkan kiteyttimen energiatehokkuuden sekä kidekoon tasalaatuisuuden parantaminen
Postari, Samuli (2023)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202303314548
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202303314548
Tiivistelmä
Metsäteollisuudessa kemikaalien käyttöä on pyritty muuttamaan asteittain kestävämmäksi kehäksi, johon ulkopuolelta tarvitsee tuoda yhä vähemmän häviöitä korvaavia kemikaaleja. Hyödyllisten kemikaalien lisäksi tehtaan kiertoon rikastuu myös haitallisia aineita kuten kaliumia ja klooria. Ratkaisuksi kaliumin ja kloorin poistoon on kehitetty tuhkan käsittelyn menetelmiä, joista yksi on tuhkan uudelleen kiteytys. Vesistön kuormituksen vähenemisen lisäksi natriumhydroksidin talteenottoasteen kasvattamisella on positiivisia taloudellisia vaikutuksia ostettavien kemikaalien määrän sekä logististen tarpeiden vähentyessä.
Opinnäytetyön tarve muodostui tuhkan uudelleenkiteytys prosessin epäoptimaalisesta toiminnasta, joka vaikeutti kaliumin ja kloorinpoistossa tapahtuvaa natriumhäviöiden minimoimista.
Työn tavoitteena oli parantaa tuhkan uudelleenkiteytyksen energiatehokkuutta sekä kasvattaa mahdollisuuksia vaikuttaa kidekoon vaihteluihin. Tavoitteeseen pyrittiin kehittämällä ja virittämällä olemassa olevaan automaatiojärjestelmää. Työ toteutettiin kehittämistutkimuksena hyödyntäen enimmäkseen kvalitatiivisia menetelmiä. Teoriapohja muodostettiin aihepiiriä käsittelevän kirjallisuuden kautta.
Tuhkan uudelleenkiteytyksen historiadatan analysoinnin sekä perusteellisen laitteistoon perehtymisen jälkeen keskittyminen siirtyi ohjelmistomuutoksien suunnitteluun ja läpikäyntiin tehtaan projekti-insinöörin kanssa. Koeajojen ja virityksen jälkeen todettiin muutokset toimiviksi.
Työn lopputuloksena oli vakaammin toimiva tuhkan liuotus prosessi, jolla ei ole niin suurta riskiä tuhkaliuoksen ylikylläisyydelle tiheyden pysyessä tarkemmin asetusarvossa. Tuhkaliuoksen tiheyden vaihteluiden pienentyminen puolestaan luo pohjaa tuhkaliuoksen tiheyden nostolle, jolla on mahdollista vähentää haihduttamisen tarvetta kiteyttimessä. Tuhkan kiteyttimen osalta tuloksena oli toimiva pinnankorkeuden säätöpiiri, joka mahdollisti uudelleenkiteytys prosessin ajamisen paremmin vakiona pysyvällä pinnan arvolla. Tuhkan kiteyttimen pinnankorkeuden säätöpiiri vähensi myös prosessihenkilökunnan tarvetta tehdä erillisiä ohjaustoimenpiteitä, joka lisäsi muiden osastojen operointiin käytettävissä olevaa aikaa. Tuhkan uudelleenkiteytyksen vakaampi tila toi myös paremmat mahdollisuudet prosessin jatkokehitykselle.
Opinnäytetyön tarve muodostui tuhkan uudelleenkiteytys prosessin epäoptimaalisesta toiminnasta, joka vaikeutti kaliumin ja kloorinpoistossa tapahtuvaa natriumhäviöiden minimoimista.
Työn tavoitteena oli parantaa tuhkan uudelleenkiteytyksen energiatehokkuutta sekä kasvattaa mahdollisuuksia vaikuttaa kidekoon vaihteluihin. Tavoitteeseen pyrittiin kehittämällä ja virittämällä olemassa olevaan automaatiojärjestelmää. Työ toteutettiin kehittämistutkimuksena hyödyntäen enimmäkseen kvalitatiivisia menetelmiä. Teoriapohja muodostettiin aihepiiriä käsittelevän kirjallisuuden kautta.
Tuhkan uudelleenkiteytyksen historiadatan analysoinnin sekä perusteellisen laitteistoon perehtymisen jälkeen keskittyminen siirtyi ohjelmistomuutoksien suunnitteluun ja läpikäyntiin tehtaan projekti-insinöörin kanssa. Koeajojen ja virityksen jälkeen todettiin muutokset toimiviksi.
Työn lopputuloksena oli vakaammin toimiva tuhkan liuotus prosessi, jolla ei ole niin suurta riskiä tuhkaliuoksen ylikylläisyydelle tiheyden pysyessä tarkemmin asetusarvossa. Tuhkaliuoksen tiheyden vaihteluiden pienentyminen puolestaan luo pohjaa tuhkaliuoksen tiheyden nostolle, jolla on mahdollista vähentää haihduttamisen tarvetta kiteyttimessä. Tuhkan kiteyttimen osalta tuloksena oli toimiva pinnankorkeuden säätöpiiri, joka mahdollisti uudelleenkiteytys prosessin ajamisen paremmin vakiona pysyvällä pinnan arvolla. Tuhkan kiteyttimen pinnankorkeuden säätöpiiri vähensi myös prosessihenkilökunnan tarvetta tehdä erillisiä ohjaustoimenpiteitä, joka lisäsi muiden osastojen operointiin käytettävissä olevaa aikaa. Tuhkan uudelleenkiteytyksen vakaampi tila toi myös paremmat mahdollisuudet prosessin jatkokehitykselle.