Meesauunin ongelmallinen renkaan muodostuminen
Lyytinen, Simo (2020)
Diplomityö
Lyytinen, Simo
2020
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202002206013
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202002206013
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä käsitellään sulfaattisellutehtaan meesauunin ongelmallista renkaan muodostumista. Renkaan muodostuminen ja tukkeutuminen on yksi merkittävimmistä ongelmien aiheuttajista meesauuneissa. Kirjallisuuteen perustuen esitellään tunnettuja renkaan muodostuksen mekanismeja sekä eri vierasaineiden vaikutuksia tehtaan meesauunin toimintaan. Työn tavoitteena oli selvittää mitkä tekijät vaikuttavat renkaan muodostukseen UPM Kaukaalla sekä miksi rengas on muodostunut aikaisempaa tiheämmin.
Tehtaan vierasainepitoisuuksia seurattiin syksyn 2019 ajan meesasta, sähkösuotimien tuhkasta sekä meesauunin poltetusta kalkista. Pitoisuuksia verrattiin UPM:n tehtaiden historiaan sekä kirjallisuudesta löydettyihin arvoihin. Lisäksi pikiöljyn koostumusta analysoitiin. Marraskuun lopussa meesauunin renkaasta kerättiin näytteitä, joiden avulla renkaan muodostumisen tyyppi voitaisiin tunnistaa. Tämän lisäksi meesauunin prosessidatan analysoinnin perusteella pyrittiin löytämään syitä renkaan muodostukseen.
Vierasaineiden vertailun perusteella Kaukaan vierasainepitoisuudet ovat hyvin hallinnassa, mutta kuitenkin natriumin pitoisuutta olisi hyvä saada laskettua nykyisestä tasosta. Rengasnäytteiden sekä kirjallisuudesta saadun tiedon perusteella pystyttiin tunnistamaan ongelmia aiheuttavan renkaan muodostumisen tyyppi. Koska vierasainepitoisuudet olivat hyvällä tasolla, on tämän tyyppisen renkaan minimoinnissa tärkeintä pitää prosessi mahdollisimman tasaisena. Lämpötilojen sekä lämpötiloihin vaikuttavien tekijöiden vaihtelun on havaittu lisäävän renkaan muodostumista.
Prosessianalyysissa havaittiin, että meesauunin syöttöpään lämpötilojen keskiarvot olivat 2019 aikaisempaan nähden pienemmät. Syöttöpään lämpötilojen keskihajonnat olivat selkeästi aikaisempaa korkeammat renkaan muodostumisen ajanjaksoilla. Tämä tukee tunnistettua renkaan muodostuksen tyyppiä. Työn aikana havaittiin myös meesan kuiva-ainepitoisuuden vaihtelevan paljon, mikä olisi jatkossa hyvä saada tasoittumaan. This master’s thesis discusses problematic ring formation in kraft pulp mill lime kiln. Ring formation and plugging are one of the most troublesome problems in lime kilns. Known mechanisms of ring formation and effects of non-process elements to lime kiln are presented based on literature review. The aim of this thesis was to identify causes for the ring formation in UPM Kaukas pulp mill and to find out why ringing has occurred so often compared to history.
Samples from lime, electrostatic precipitator dust, and burnt lime were collected during this thesis and the NPE concentrations were analyzed. Concentration levels were compared to UPM history and to values found in the literature. The composition of pitch oil was also analyzed. Lime kiln ring samples were collected at the end of November. The purpose of analyzing those samples was to identify the mechanism of ring formation. Finding the causes of ring formation was also investigated by analyzing process data.
NPE concentrations in Kaukas are at a very good level based on the comparison. Even though the sodium level should be slightly lower than it is now. Based on the ring samples and literature review it was possible to identify the ringing mechanism that is causing problems at Kaukas. Because the NPE levels are under control, the most important thing on minimizing this type of ring is to maintain the process as stable as possible. Fluctuation in temperatures and in variables that are directly connected to temperatures is known to increase lime kiln ring formation.
Process data analysis showed that the average temperature of the feed end of the lime kiln was lower in 2019 than in history. The standard deviation of the feed end temperature was also distinctly higher during ringing periods. A higher standard deviation endorses the type of ringing mechanism that was identified earlier. It was also noticed during this thesis that there is a high variance in the dry solids content of lime. It would be a good thing to get dry solids content as steady as possible in the future.
Tehtaan vierasainepitoisuuksia seurattiin syksyn 2019 ajan meesasta, sähkösuotimien tuhkasta sekä meesauunin poltetusta kalkista. Pitoisuuksia verrattiin UPM:n tehtaiden historiaan sekä kirjallisuudesta löydettyihin arvoihin. Lisäksi pikiöljyn koostumusta analysoitiin. Marraskuun lopussa meesauunin renkaasta kerättiin näytteitä, joiden avulla renkaan muodostumisen tyyppi voitaisiin tunnistaa. Tämän lisäksi meesauunin prosessidatan analysoinnin perusteella pyrittiin löytämään syitä renkaan muodostukseen.
Vierasaineiden vertailun perusteella Kaukaan vierasainepitoisuudet ovat hyvin hallinnassa, mutta kuitenkin natriumin pitoisuutta olisi hyvä saada laskettua nykyisestä tasosta. Rengasnäytteiden sekä kirjallisuudesta saadun tiedon perusteella pystyttiin tunnistamaan ongelmia aiheuttavan renkaan muodostumisen tyyppi. Koska vierasainepitoisuudet olivat hyvällä tasolla, on tämän tyyppisen renkaan minimoinnissa tärkeintä pitää prosessi mahdollisimman tasaisena. Lämpötilojen sekä lämpötiloihin vaikuttavien tekijöiden vaihtelun on havaittu lisäävän renkaan muodostumista.
Prosessianalyysissa havaittiin, että meesauunin syöttöpään lämpötilojen keskiarvot olivat 2019 aikaisempaan nähden pienemmät. Syöttöpään lämpötilojen keskihajonnat olivat selkeästi aikaisempaa korkeammat renkaan muodostumisen ajanjaksoilla. Tämä tukee tunnistettua renkaan muodostuksen tyyppiä. Työn aikana havaittiin myös meesan kuiva-ainepitoisuuden vaihtelevan paljon, mikä olisi jatkossa hyvä saada tasoittumaan.
Samples from lime, electrostatic precipitator dust, and burnt lime were collected during this thesis and the NPE concentrations were analyzed. Concentration levels were compared to UPM history and to values found in the literature. The composition of pitch oil was also analyzed. Lime kiln ring samples were collected at the end of November. The purpose of analyzing those samples was to identify the mechanism of ring formation. Finding the causes of ring formation was also investigated by analyzing process data.
NPE concentrations in Kaukas are at a very good level based on the comparison. Even though the sodium level should be slightly lower than it is now. Based on the ring samples and literature review it was possible to identify the ringing mechanism that is causing problems at Kaukas. Because the NPE levels are under control, the most important thing on minimizing this type of ring is to maintain the process as stable as possible. Fluctuation in temperatures and in variables that are directly connected to temperatures is known to increase lime kiln ring formation.
Process data analysis showed that the average temperature of the feed end of the lime kiln was lower in 2019 than in history. The standard deviation of the feed end temperature was also distinctly higher during ringing periods. A higher standard deviation endorses the type of ringing mechanism that was identified earlier. It was also noticed during this thesis that there is a high variance in the dry solids content of lime. It would be a good thing to get dry solids content as steady as possible in the future.