Vaneri- ja kertopuutehtaiden kuivatuskoneiden lämmöntalteenottojen järjestelmäselvitys
Kauppi, Ilari (2006)
Tiivistelmä
Vanerin tai kertopuun valmistusprosessissaviilun kuivaukseen käytetään suurin osa koko valmistusprosessin primäärienergiasta. Viilunkuivauskoneessa viilun sisältämä vesi siirretään tyypillisesti prosessihöyryllä lämmitettyyn viilunkuivaajan kiertoilmaan höyrystämällä ja poistetaanviilunkuivaajasta poistoilman mukana. Viilunkuivaajan poistoilma on lämmintä jaerittäin suuren kosteuspitoisuutensa takia sisältää runsaasti energiaa. Tyypillisellä viilunkuivaajalla poistoilmaan sitoutunut lämpöteho vaihtelee prosessiolosuhteista riippuen välillä 2,7-5,7 MW.
Diplomityössä tutkittiin viilunkuivaajan poistoilman sisältämän lämmön talteenottoa laitteistolla, johon kuuluu lämmöntalteenottopesuri, jossa poistoilmalla lämmitetään tuotantolaitoksen tukkipuun hautomon kiertovettä sekä ilma-ilma-lämmönsiirrin, jolla lämmitetään pesurista poistuvan ilman jäännöslämmöllä ulkoilmaa tehdassalin tuloilmakäyttöön. Työn tavoitteena oli kehittää lämmöntalteenottojärjestelmän suunnittelua, mitoitusta ja ajotapoja. Työssä analysoitiin teoreettisesti pesuria ja ilmalämmönsiirrintä, kehitettiin lämmöntalteenottopesurin simulointimenetelmä ja mitattiin toiminnassa olevia talteenottolaitteistoja.
Tutkimuksessa todettiin lämmöntalteenottohyötysuhteen vaihtelevan lämmityskaudella välillä 50-70 %. Lämmöntalteenottolaitteiston pesurin veteen saatava teho riippuu ensisijaisesti viilunkuivaajan poistoilman lämpösisällöstä, joka on enimmäkseen kosteusriippuvainen ja ilmanvaihtoilmaan saatava teho ulkolämpö-tilan määräämästä tehontarpeesta. Pesurin vesijärjestelmän vaikutusmekanismit pesurin suorituskykyyn tunnistettiin ja niiden pohjalta annetaan suositukset mitoitukseen ja ajotapaan. Lämmöntalteenottolaitteiston lämpötehon tasapainottamiseen pesurin ja ilma-ilma-lämmönsiirtimen välillä mitoituksen avulla esitellään työkalut. The most of the primary energy consumption in plywood or laminated veneer lumber(LVL) production takes place in veneer drying process. In the veneer dryer machine excess water is evaporated from veneer into the dryer machine circulation air, usually heated by steam heat exchanger coils and removed with exhaust air. Veneer dryer exhaust air is warm and contains considerable amounts of energy due to extremely high moisture content. Thermal power transferred to exhaust air varies at the range of 2,7-5,7 MW, depending on process variables.
Heat recovery from veneer dryer exhaust, using a system consisting of a heat recovery scrubber and an air-to-air heat exchanger, was studied in this Master's thesis. The scrubber is used for heating of LVL mill log wood soaking pool circulation water and the air-to-air heat exchanger for heating fresh air for production hall supply air purposes. The target of this study was to advance the design, dimensioning and operating practices of heat recovery systems. The scrubber and air-to-air heat exchanger units were analyzed from a theoretical basis and a simulation method was developed for a heat recovery scrubber. Also field measurements for existing heat recovery systems were carried out.
Theresearch showed that the efficiency of heat recovery varies between 50-70 % during the heating season. Thermal power transferred to scrubber water depends primarily on the veneer dryer exhaust air heat content, which is strongly a functionof air moisture content. Thermal power transferred to production hall supply air is mainly dependent on power demand defined by outdoor air temperature. The effects of scrubber water system parameters on the scrubber performance were identified, based on which, recommendations for design and operating practices are given. Tools for balancing of thermal power allocation between the scrubber and air-to-air heat exchanger through system design are presented.
Diplomityössä tutkittiin viilunkuivaajan poistoilman sisältämän lämmön talteenottoa laitteistolla, johon kuuluu lämmöntalteenottopesuri, jossa poistoilmalla lämmitetään tuotantolaitoksen tukkipuun hautomon kiertovettä sekä ilma-ilma-lämmönsiirrin, jolla lämmitetään pesurista poistuvan ilman jäännöslämmöllä ulkoilmaa tehdassalin tuloilmakäyttöön. Työn tavoitteena oli kehittää lämmöntalteenottojärjestelmän suunnittelua, mitoitusta ja ajotapoja. Työssä analysoitiin teoreettisesti pesuria ja ilmalämmönsiirrintä, kehitettiin lämmöntalteenottopesurin simulointimenetelmä ja mitattiin toiminnassa olevia talteenottolaitteistoja.
Tutkimuksessa todettiin lämmöntalteenottohyötysuhteen vaihtelevan lämmityskaudella välillä 50-70 %. Lämmöntalteenottolaitteiston pesurin veteen saatava teho riippuu ensisijaisesti viilunkuivaajan poistoilman lämpösisällöstä, joka on enimmäkseen kosteusriippuvainen ja ilmanvaihtoilmaan saatava teho ulkolämpö-tilan määräämästä tehontarpeesta. Pesurin vesijärjestelmän vaikutusmekanismit pesurin suorituskykyyn tunnistettiin ja niiden pohjalta annetaan suositukset mitoitukseen ja ajotapaan. Lämmöntalteenottolaitteiston lämpötehon tasapainottamiseen pesurin ja ilma-ilma-lämmönsiirtimen välillä mitoituksen avulla esitellään työkalut.
Heat recovery from veneer dryer exhaust, using a system consisting of a heat recovery scrubber and an air-to-air heat exchanger, was studied in this Master's thesis. The scrubber is used for heating of LVL mill log wood soaking pool circulation water and the air-to-air heat exchanger for heating fresh air for production hall supply air purposes. The target of this study was to advance the design, dimensioning and operating practices of heat recovery systems. The scrubber and air-to-air heat exchanger units were analyzed from a theoretical basis and a simulation method was developed for a heat recovery scrubber. Also field measurements for existing heat recovery systems were carried out.
Theresearch showed that the efficiency of heat recovery varies between 50-70 % during the heating season. Thermal power transferred to scrubber water depends primarily on the veneer dryer exhaust air heat content, which is strongly a functionof air moisture content. Thermal power transferred to production hall supply air is mainly dependent on power demand defined by outdoor air temperature. The effects of scrubber water system parameters on the scrubber performance were identified, based on which, recommendations for design and operating practices are given. Tools for balancing of thermal power allocation between the scrubber and air-to-air heat exchanger through system design are presented.