Sellutehtaan höyrytase ja vastapaineturbiini tuotannon kasvaessa

Abstract

Tässä diplomityössä ollaan tutkittu pullonkaulainvestointien vaikutuksia Kaukaan sellutehtaan korkeapaine- ja välipainehöyrytaseisiin. Tilannetta tarkasteltiin soodakattilan vastapaineturbiinin kannalta. Turbiinille harkitaan avarrusta, jolloin kasvanut höyryn tuotanto saataisiin ajettua sen kautta. Välipainehöyryille laskettiin uudet kulutuslukemat tavoitellulla tuotannolla. Välipainehöyryille laskettiin ominaiskulutukset sellun tuotantoon sidottuna. Uudet välipainehöyryn kulutukset laskettiin kulutuskohteittain käyttäen hyväksi määritettyjä ominaiskulutuksia. Välipainehöyryjen kulutuksia tarvitaan vastapaineturbiinin tehon arviointiin. Kulutukset on laskettu ottamalla mittauksista päiväkeskiarvoja pitkiltä aikaväleiltä, jolloin kunkin osaston ajo on ollut lähellä suunniteltua. Laskettujen kulutuksien avulla määritettiin välipainehöyryn tarve turbiinin väliotoista sekä reduktioventtiilien ajotarve. Välipainehöyryn kulutus oli yksi mitoittavista arvoista mallinnettaessa avarrettua turbiinia. Soodakattilan korkeapainehöyryn tuotanto laskettiin samaan tapaan mittauksista otettuihin päiväkeskiarvoihin perustuen.

Turbiinin avartamista varten selvitettiin turbiinille tehtävien muutostöiden laajuutta. Tätä varten laskettiin tuorehöyryn paine turbiinille uudella kuormalla ja höyryn virtausnopeuksia venttiileille. Turbiinista jouduttaisiin uusimaan roottorin ja johtosiipikannakkeiden lisäksi muun muassa väliottojen säätöventtiilit. Avarretun turbiinin ja nykyisen turbiinin sähköntuottoja vertailtiin höyryn tuotannon ja välipainehöyryn kulutuksien perusteella. Tähän perustuen arvioitiin avarruksesta saatavaa sähkön myynnin voittoa.

In this master’s thesis pulp mill’s debottlenecking has been studied concerning mill’s steam balance and back pressure steam turbine. Study focuses on recovery boiler’s steam turbine. An upgrade for the turbine has been considered and to study that, values of middle pressure consumption and high-pressure production were calculated. Mill’s middle pressure steam consumptions were calculated based on measurements from the consumer end. Specific steam consumptions were calculated based on averages taken from day-averages from certain time periods, when the steam user has been close to its designed production. Specific steam consumption for the produced pulp ton were calculated and used for calculating the consumption for the new wanted production. Same was done for the high-pressure steam production.

The extent of the upgrade for the turbine was estimated based on the new high-pressure steam production and middle pressure consumption. For this high-pressure steam, the pressure was calculated for the turbine on increased production. For some valves of the turbine, flow velocities were calculated to determine the need for upgrading. Turbine’s rotor and guide vanes must be changed in order to achieve the increased high-pressure steam flow. Profit for the electricity sales were compared between the existing turbine and upgraded turbine. For the upgraded turbine, the estimates for electricity production were based on simulations and for the existing turbine, the estimates were taken from the measurements.