Jäähdytysjärjestelmien optimointi

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin KemFine Oy:n Kokkolan tehtaille (MAP- Synteesi- ja Moni-1-tehdas). Työssä on tutkittu ja kehitetty KemFine Oy:n jäähdytysvesijärjestelmien toimintaa. Yhtenä päätavoitteena oli jäähdytysjärjestelmien toiminnan ja käytettävyyden optimointi. Toisena tavoitteena oli jäähdytysjärjestelmien käytön taloudellinen optimointi prosessi-integraation avulla.

Kaikkien kolmen tehtaan jäähdytysjärjestelmät ovat toimintaperiaatteeltaan samanlaisia, eli sisäiseen makean veden jäähdytysvesikiertoon prosesseista siirretty lämpö poistetaan lämmönvaihtimen välityksellä ulkoiseen meri- tai raakaveteen. Työssä tutkittiin ja optimointi sekä ulkoisen että sisäisen jäähdytysveden pumppausta ja säätöä. Työ jakautui tehdaskohtaisesti kolmeen erilliseen projektiin. MAP-tehtaan jäähdytysjärjestelmän osalta projektityö suoritettiin kokonaisuudessaan alusta loppuun saakka ja siitä saatuja kokemuksia hyödynnettiin ja tullaan hyödyntämään vielä vaiheessa olevissa Moni-1:n ja Synteesilaitoksen vastaavissa projekteissa.

Työn teoreettinen viitekehys pohjautui PDCA-kehämallin ja PIT-metodiikan, sekä pumppujen ja pumppauksen virtausteknisen teorian hallintaan. Teorioita sovellettiin varsinaisessa toiminnallisessa osassa luontevasti, eikä niitä näin sidottu erikoisen näkyväksi osaksi myöskään opinnäytetyön toiminnallisen osan kuvauksessa. Käytännön työ tehtiin projektiluonteisesti. Projektiryhmä koostui KemFine Oy:n eri henkilöstö- ja ammattiryhmien edustajista. Projektiryhmän kokoonpano ja toiminta pohjautui vapaaehtoisuuteen ja jäsenten innovatiivisuuteen ja innostukseen kyseistä projektia kohtaan. Tämä edesauttoi suhteellisen mittavan työn läpiviemisessä kohtuullisen lyhyessä ajassa. Projektilla oli ylemmän johdon hyväksyntä ja tuki.

Tämän työn merkitystä korostaa käyttöhyödykejärjestelmien toiminnan tärkeys. Jäähdytysjärjestelmien toiminta on välttämätön edellytys tuotantotoiminnalle. Usein järjestelmät ovat tästä syystä huomattavan paljon ylimitoitettuja juuri pumppujen suhteen. Ylisuuri pumppaus saattaa peittää alleen toimintaa haittaavia ja energiaa kuluttavia systeemivirheitä joita on suuresta pumppauksesta johtuen vaikea havaita. Opinnäytetyön yksi tarkoitus oli tutkimalla ja mittaamalla löytää systeemissä piilevät virheet ja korjata ne. Optimaalisesti toimivilla järjestelmillä säästetään myös energiaa ja vaikutetaan kestävän kehityksen periaatteella positiivisesti kasvihuonekaasujen muodostumiseen ja ympäristöön.

This study has been done for KemFine Oy Kokkola Site. Site includes three production plants: MAP plant, Synthesis plant and Moni-1 plant.

In this study cooling systems of MAP, Synthesis and Moni-1 plants has been studied and further developed. Main purpose was optimisation of daily operations. Another target was economical optimisation of cooling system operations by process integration.

Basic principles of cooling systems of all three plants are the same: internal circulation loop which are cooled with external brackish or sweet lake water by using heat exchangers. In this study both cooling loops, internal and external were studied. Pumping and control of water flows were optimised.

This study contains three parts. MAP plant cooling system was completely finished and experiences from that part will be utilized to complete also Synthesis and Moni-1 plants respective projects.

Theoretical part contains theory of PDCA loop model and PIT methodology and also fluid mechanics of pumps. Theories were applied in experimental part of this study.

Experimental part was done as a project using KemFine Oy’s personnel and experts. Spirit among project team was very good and it helped to complete this work in desired time. Support and participation from the management was also valuable.

Importance of the cooling systems for manufacturing processes brings the value for this study. Cooling systems are very often over dimensioned and this feature can mask other functional errors.

One purpose of this work was to study and find functional errors and then make necessary changes and corrections. Well working cooling systems saves energy and water and helps us to reduce green house gas emissions and other impacts to nature.