Energiatehokkuuden parantaminen jauhatusolosuhteiden optimoinnilla

Abstract

Jauhatusta pidetään paperinvalmistuksen tärkeimpänä osaprosessina, sillä se vaikuttaa merkittävällä tavalla lopputuotteen laatuominaisuuksiin. Jauhatuksen energiankulutus vastaa noin 30–50 % koko paperituotannon energiantarpeesta paperilajista riippuen. Paperiin saadaan korkeaa tiiviyttä massan pitkällä jauhatuksella useita jauhimia käyttäen, mikä tekee sen valmistuksesta erityisen energianintensiivistä.

Opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää, millä jauhatusprosessin muutoksilla on mahdollista parantaa paperikoneen energiatehokkuutta. Työn tavoitteena oli tutkia, miten jauhatusolosuhteiden muutokset vaikuttavat energiankäyttöön ja paperin laatuun sekä millä jauhatusjärjestelmän asetusparametreilla voidaan vähentää energiankulutusta laatutasoa heikentämättä. Opinnäytetyö tehtiin toimeksiantona eräälle paperiteollisuuden yritykselle, sillä jauhatusolosuhteiden vaikutusta energiatehokkuuteen ei ole aiemmin analysoitu tässä työssä tutkitulla paperinlaadulla.

Kirjallisuusosuudessa keskityttiin jauhatusprosessiin yleisellä tasolla sekä sen vaikutuksiin kuituihin, paperiin ja energiankulutukseen. Lisäksi käsiteltiin jauhatusteoriaa ja jauhatustulokseen vaikuttavia tekijöitä. Työn kokeellinen osuus sisälsi muutamia koeajoa jauhatuksen eri muuttajilla. Koeajoissa tutkittiin säädettävissä olevien jauhatustekijöiden vaikutusta energiankulutukseen sekä massan ja paperin laatuun. Jauhatustulos arvioitiin massan SR-lukua mittaamalla. Laatuvaikutusta paperiin analysoitiin konerullanäytteistä tehtyjen vesiabsorptio-, ilmanläpäisevyys- ja lujuusmittausten perusteella. Energiankulutusta seurattiin sekä absoluuttisen energian että ominaisenergian kulutuksena.

Työssä saadut tulokset tarjoavat suuntaa antavaa tietoa tutkittujen muuttujien vaikutuksista paperin laatuun ja energiankulutukseen. Toimeksiantaja voi hyödyntää näitä havaintoja jatkotutkimuksissa ja mahdollisesti jauhatusprosessin kehitystoimenpiteiden suunnittelussa. Opinnäytetyön kokeellisen osuuden suoritus sekä sen tulokset ovat luottamuksellisia, eikä niitä ole esitetty työn julkisessa versiossa.

Refining is the most important sub-process in papermaking due to its strong impact on the final product quality. The paper's dense structure is achieved by extended refining in several refiners, making its production energyintensive.

The purpose of this thesis was to study refining adjustments that could improve energy efficiency. The objective was to find out how refining variables affect energy consumption and paper quality, and to determine the parameters that could reduce energy use without compromising qualitative parameters. The thesis was commissioned by a paper industry company, as the topic had not been previously investigated for the paper grade analyzed in this study.

The theoretical part explored the refining process in general, its effects on fibers, paper properties, and energy consumption. The experimental part included several trial runs with different refining variables. The impact of refining variables was evaluated by testing pulp and paper samples, and monitoring energy use.

The results present indicative information on the impacts of the studied variables on paper quality and energy consumption. These findings can be utilized in further research and development of the refining process. The techniques used in the experimental part and its results are confidential and have not been disclosed in the published version of the thesis.