Kuumahierteen laadun ja energiankulutuksen optimointi

Abstract

Kuumahierteen menestyksekäs kehitys on vähentänyt kemiallisten massojen käyttöä painopapereiden raaka-aineena. Hiertäminen kuluttaa kuitenkin huomattavasti enemmän energiaa muihin massanvalmistusmenetelmiin verrattuna. Tämän työn tavoitteena oli optimoida Stora Enson Varkauden tehtaiden uuden TMP-linjan massan laatua ja energiankäyttöä.

Työ koostui jauhimien monimuuttujakoeajoista, Metso Paperin painekoeajosta sekä koko TMP-linjaa koskevista tarkistusajoista. Monimuuttujakoeajot suoritettiin 600 t vuorokausituotannolla 60 % kuorimohakesuhteella. Jauhatuksen kokonaisenergiankulutuksen rajaksi sovittiin vanhojen jauhinlinjojen perusteella 2,3 MWh/t. Massan laadun kriittisimmäksi tekijäksi osoittautui vetoindeksi, joten optimoinnin tavoitteeksi muodostui vetoindeksin kehittäminen annetun energiankulutuksen puitteissa.

Kuumahierteen laadun kehittymisen kannalta merkittävin vaihe oli hakkeen kuituuntuminen. Kuituuntumisen tulee tapahtua riittävän korkeassa lämpötilassa ligniinin pehmenemisen ja kuitujen joustavuuden saavuttamiseksi sekä alhaisella intensiteetillä, jolloin kuituja ei katkota. Ensimmäisen vaiheen jauhatuksen EOK:n on oltava vähintään 1,00 MWh/t, jolloin toisen vaiheen jauhatus vaatii energiaa vähintään 0,70 MWh/t. Rejektijauhimen tuotantotason tulisi olla mahdollisimman suuri ja intensiiviseen jauhatukseen käytettävän ominaisenergian noin 1,00 MWh/t.

The successful development of TMP has reduced the use of chemical pulps in printing papers. Refining, however, consumes much more energy than any other pulping processes. The purpose of this thesis was to optimize the pulp quality and energy consumption of the new TMP-line in Stora Enso Varkaus Mill.

The work included the full factorial trials of refiners, the pressure trial of Metso Paper and the checkpoints of the whole TMP-line. The full factorial trials were made at 600 t/d production at 60 % bark-chip rate. The limit of total refining energy 2.3 MWh/t was defined by the energy consumption of old refining lines. Tensile index was shown to be the most critical factor of TMP quality, so the development of tensile index became the main goal for the optimization at the given specific energy.

The most important phase of TMP development was defibering. The defibration must happen in an adequate temperature, in order to soften lignin and to make flexible fibres, at low intensity, when the fibre length is preserved. The SEC for the first stage refining was found to be at least 1.00 MWh/t and 0.70 MWh/t for the second stage. The production level of the reject refiner should be as high as possible and SEC for high intensity reject refining about 1.00 MWh/t.