Eräkeittämön purkujen optimointi : purkuaikojen lyhentämiseen vaikuttavien tekijöiden analysointi ja toimenpiteet purkujen nopeuttamiseksi

Abstract

Opinnäytetyössä selvitettiin keitinpurkujen optimointia Metsä Fibren Rauman sellutehtaalla. Opinnäytetyön avulla haluttiin löytää ratkaisuja purkuihin liittyviin ongelmiin ja selvittää niiden juurisyitä. Tavoitteena oli vähentää huonojen purkujen määrää ja tuottaa ehdotuksia toimenpiteistä purkujen parantamiseksi.

Eräkeittämön prosessista kerätyn datan analyysi osoitti purkutapahtumissa merkittäviä eroja keitinten, keitinlinjojen ja ajettavien tuotelajien välillä. Erot keitinten purkuaikojen välillä osoittivat kehityspotentiaalia erityisesti heikommin suoriutuvien keitinten kohdalla. Kahdessa keittimessä, joissa laimennussuuttimet ovat vastakkaisiin suuntiin olivat purkuajat olleet lyhimpiä. Linjakohtaisten erojen todennäköinen syy on keittämön rakenteen epäsymmetrisyys. Hakelaji sekä hakkeen laatu ovat merkittäviä hakkeen pakkautumiseen, keittymiseen ja purkutapahtumaan vaikuttavia tekijöitä.

Keskeisenä löydöksenä nousi esiin purkupumppujen vaikutus purkuaikoihin. Purkupumppujen kuntoa voitiin arvioida niiden ottaman maksimivirranoton perusteella. Heikosti virtaa ottaneen pumpun vaihdon jälkeen purkuajat olivat lyhentyneet niillä kolmella keittimellä, joita pumppu tyhjentää. Säännöllinen ja riittävä huollon merkitys korostuu, koska rikkinäisillä laitteilla on vaikea saada hyviä tuloksia, vaikka toimintaa kompensoidaan ohjelmallisesti. Keitinpurun säätely tapahtuu pääsääntöisesti automaation avulla: jatkuvan laimennuksen ja kertalaimennuksen ohjelmat, eri venttiilejä säätelevät ohjelmat sekä niiden toimintaa mittausten mukaan korjaavat ohjelmat ohjaavat purkutapahtumaa.

Koeajona testattiin alipaineenrajoitusohjelman toimivuutta. Sen todettiin estävän alipaineen muodostumista keitinpurun aikana, mutta ohjelman käyttöönotto osaksi automaattista purunohjausta edellyttäisi sen yhteensovittamista kertalaimennusten ohjauksen kanssa. Alkuperäisten ohjelmien rinnalle on vuosien myötä lisätty erilaisia purkutapahtumaa optimoivia ohjelmia, joista alipaineenrajoitusohjelma on yksi esimerkki. Pysyväksi ratkaisuksi ehdotettiin reaaliaikaisiin mittauksiin perustuvan automaation kehittämistä ja ohjelmien uudistamista sekä tekoälyn hyödyntämistä jatkuvan laimennuksen säätämiseen.

The purpose of this thesis was to identify and analyse the root causes of problems related to digester discharges at the Metsä Fibre Rauma pulp mill. The aim was to reduce the poor discharges and present improvement suggestions.

The study was based on the data collected from a batch undergoing the cooking process. Discharge times varied between digesters, digester lines and pulp grades. Improvement potential was identified especially in digesters with longer discharge durations. The shortest discharge times occurred in digesters with dilution nozzles facing the opposite directions. Line-specific differences were most likely caused by the plant’s asymmetrical structure. The wood chip type and quality significantly affected the digester’s discharge performance.

A key finding was the impact of discharge pumps on discharge times. The pump condition was assessed by measuring the maximum current draw. After a poorly performing pump was replaced, discharge times decreased, underlining the importance of regular maintenance. The discharge process was mainly controlled by automation, using programmes for continuous and batch dilution. A vacuum limitation programme was tested and proved effective, but full integration would require coordination with batch dilution control. As a long-term solution, development of automation based on real-time measurements and the use of artificial intelligence in continuous dilution control were proposed.