Sellutehtaan hajukaasukattilan käytön ja kustannusten tehostaminen : UPM Kaukas

Abstract

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia UPM Kaukaan sellutehtaan hajukaasukattilan optimointimahdollisuuksia, erityisesti kemikaalien kulutuksen ja päästöjen vähentämiseksi. Keskeinen tarkastelun kohde oli savukaasupesurissa käytettävä NaOH–kemikaali, jonka kulutuksen vähentäminen toisi säästöjä sekä taloudellisesti että ympäristön kannalta. Tavoitteita lähdettiin hakemaan hajukaasukattilan ajomallin muutoksella.

Työssä arvioitiin erilaisia ajomalleja, joista teorian pohjalta valittuja parhaimpia vaihtoehtoja testattiin käytännössä. Parhaimmaksi ajomalliksi nykyisen ajomallin korvaajaksi osoittautui vaihtoehto, jossa väkeviä hajukaasuja poltettiin pelkästään soodakattilassa ja hajukaasukattilassa poltettiin pelkästään metanolia. Tämä ajomalli vähensi NaOH:n kulutuksen 10–12 % tasolle aiempaan ajomalliin verrattuna. Kustannuksien osalta vaikutus on sama, eli noin 10–12 % aiemmista kustannuksista, koska suurin kustannustekijä on NaOH:n kulutus hajukaasukattilalla.

Uusi ajomalli nosti kuitenkin tehtaan sulfiditeettiä, mikä voi aiheuttaa ongelmia muualla tehtaalla. Rikkiä jää entistä enemmän kemikaalikiertoon. Korkea sulfiditeetti on ollut Kaukaan sellutehtaalla vuosia tunnettu haaste ja potentiaalinen jatkotutkimuksen kohde.

Työssä ehdotettiin myös parannuksia hajukaasujärjestelmän teknisiin yksityiskohtiin, kuten painemittauksen ja tukihöyryn syötön sijoitteluun. Lisäksi muitakin parannusehdotuksia, joiden avulla voitaisiin mahdollistaa hajukaasukattilan joustavampi ja turvallisempi käyttö tulevaisuudessa. Parannukset saattaisivat avata jopa uusia ja parempia ajomalli vaihtoehtoja tulevaisuudessa.

The objective of this master’s thesis was to investigate optimization opportunities for the non–condensable gas (NCG) boiler at UPM Kaukas pulp mill, with a particular focus on reducing chemical consumption and emissions. A key area of focus was the NaOH chemical used in the flue gas scrubber. Reducing its consumption would bring both economic and environmental benefits. These goals were approached by evaluating changes to the operating model of the NCG boiler.

Several operational models were assessed, and the most promising alternatives based on theory were tested in practice. The most effective model proved to be one where the concentrated non–condensable gases were combusted solely in the recovery boiler, while only methanol was burned in the NCG boiler. This model reduced NaOH consumption to 10–12 % of the previous level. In terms of cost, the effect was the same, as NaOH consumption is the main cost driver in NCG boiler operation.

However, the new operating model led to an increase in mill–wide sulfidity, which could cause problems elsewhere in the process. More sulfur remained in the chemical cycle, further stressing an already know and long–standing challenge at the Kaukas pulp mill. This makes sulfidity control a relevant topic for further research.

The study also proposed technical improvements to the NCG system, such as changes to the placement of pressure measurement and support steam injection. In addition, other improvements suggestions were made to enhance the flexibility and safety of NCG boiler operation. These changes could also enable the implementation of new and more efficient operating models in the future.