Metsäteollisuusintegraatin vesitase nyt ja tulevaisuudessa
Marttila, Miika (2019)
Diplomityö
2019
School of Energy Systems, Ympäristötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019072323177
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019072323177
Tiivistelmä
Vesitase kuvaa tyypillisesti prosessiin tuotavan veden määrää, kuinka vesimäärä jakautuu kulutuskohteille ja kuinka paljon vettä poistuu prosessista. Tässä diplomityössä selvitettiin erään sellu- ja paperitehtaan kesän ja talven aikaiset vesitaseet, tutkittiin eri raaka-ainelaatujen vaikutusta tehtaan vedenkulutukseen sekä arvioitiin tulevien tehdasmuutosten vaikutuksia tehtaan vedenkulutuksen näkökulmasta.
Teoriaosuudessa luotiin katsaus sellu- ja paperitehtaiden vedenkulutukseen, niiden vesien käsittelyyn sekä veden käytön tehostamiseen tehdasintegraatin vesitaseeseen vaikuttavien tekijöiden selvittämiseksi. Taseselvityksen datan keruu suoritettiin tehtaan automaatiojärjestelmän virtausmittausten, tehtaan PI-kaavioiden ja tehtaalle tehtyjen aikaisempien selvitysten avulla. Lisäksi haastateltiin tehtaan toimihenkilöitä.
Tehtaalla ohjataan tuorevedestä 53 % massavalmistukseen sekä raaka-aineenkäsittelyyn, 22 % haihduttamolle, 21 % paperitehtaalle ja 4 % voimalaitokselle höyryntuotantoon. Noin puolet tuorevedestä käytetään ensisijaisesti jäähdytysvesikohteisiin. Jäähdytysvesien kulutus kasvaa tehtaalla kesäaikaan, mikä aiheuttaa kasvun myös tuorevedenkulutuksessa. Kesäisin kulutetaan myös enemmän kemiallisesti käsiteltyä vettä. Tämän takia mekaanisen ja kemiallisen vedenkäsittelyn kuormitukset ovat kesäaikaan korkeimmillaan. Raaka-ainelaatu 1 ajon aikana saadaan paperitehtaan 0-vesiä hyödynnettyä tehokkaammin, jolloin tehtaan tuorevedenkulutus laskee noin 12 % raaka-ainelaadun 2 ajoon verrattuna. Tehdasmuutosten avulla vähennetään tehtaan tuorevedenkulutusta arviolta noin 8 % nykytilanteeseen verrattuna. Water balance is used to describe how much water is brought into the process, how water is apportioned among process units, and how much water leaves from the process. This thesis aims to do summer and wintertime water balancing of an integrated pulp and paper mill, to identify changes in the water balance caused by the usage of two different feedstocks, and to estimate chances in the water balance caused by partial renewal of the mill.
Theory and literature on water usage, freshwater treatment and water use optimization on pulp and paper mills was studied in order to identify the main factors influencing the water balance of integrated pulp and paper mills. The data for the water balancing study was gathered from the flow measurements of the mill’s automation system and from recent studies carried out at the mill. The staff of the mill was also interviewed.
The mill uses 53 % of its freshwater at the pulp mill, 22 % at the evaporation plant, 21 % at the paper mill and 4 % at the power plant for steam production. Approximately half of all the fresh water was used for cooling functions. The freshwater consumption was higher during summertime due to the increased demand of cooling water. The mechanical and chemical freshwater treatment units had their load peaks during summertime as the demand for chemically treated water was at its highest at that time level as well. The mill’s freshwater consumption was 12 % lower when the mill had its primary feedstock in pulp production. Decrease in water consumption was due to more efficient utilization of the white-water flow. The partial renewal of the mill will reduce the freshwater consumption of the mill by approximately 8 %.
Teoriaosuudessa luotiin katsaus sellu- ja paperitehtaiden vedenkulutukseen, niiden vesien käsittelyyn sekä veden käytön tehostamiseen tehdasintegraatin vesitaseeseen vaikuttavien tekijöiden selvittämiseksi. Taseselvityksen datan keruu suoritettiin tehtaan automaatiojärjestelmän virtausmittausten, tehtaan PI-kaavioiden ja tehtaalle tehtyjen aikaisempien selvitysten avulla. Lisäksi haastateltiin tehtaan toimihenkilöitä.
Tehtaalla ohjataan tuorevedestä 53 % massavalmistukseen sekä raaka-aineenkäsittelyyn, 22 % haihduttamolle, 21 % paperitehtaalle ja 4 % voimalaitokselle höyryntuotantoon. Noin puolet tuorevedestä käytetään ensisijaisesti jäähdytysvesikohteisiin. Jäähdytysvesien kulutus kasvaa tehtaalla kesäaikaan, mikä aiheuttaa kasvun myös tuorevedenkulutuksessa. Kesäisin kulutetaan myös enemmän kemiallisesti käsiteltyä vettä. Tämän takia mekaanisen ja kemiallisen vedenkäsittelyn kuormitukset ovat kesäaikaan korkeimmillaan. Raaka-ainelaatu 1 ajon aikana saadaan paperitehtaan 0-vesiä hyödynnettyä tehokkaammin, jolloin tehtaan tuorevedenkulutus laskee noin 12 % raaka-ainelaadun 2 ajoon verrattuna. Tehdasmuutosten avulla vähennetään tehtaan tuorevedenkulutusta arviolta noin 8 % nykytilanteeseen verrattuna.
Theory and literature on water usage, freshwater treatment and water use optimization on pulp and paper mills was studied in order to identify the main factors influencing the water balance of integrated pulp and paper mills. The data for the water balancing study was gathered from the flow measurements of the mill’s automation system and from recent studies carried out at the mill. The staff of the mill was also interviewed.
The mill uses 53 % of its freshwater at the pulp mill, 22 % at the evaporation plant, 21 % at the paper mill and 4 % at the power plant for steam production. Approximately half of all the fresh water was used for cooling functions. The freshwater consumption was higher during summertime due to the increased demand of cooling water. The mechanical and chemical freshwater treatment units had their load peaks during summertime as the demand for chemically treated water was at its highest at that time level as well. The mill’s freshwater consumption was 12 % lower when the mill had its primary feedstock in pulp production. Decrease in water consumption was due to more efficient utilization of the white-water flow. The partial renewal of the mill will reduce the freshwater consumption of the mill by approximately 8 %.