Paperinvalmistuslinjan energiankulutuksen mittaaminen paperitehtaassa

Abstract

Tämän diplomityön tarkoituksena on selvittää paperinvalmistuslinjan energiankulutusmittaus paperitehtaalla ja kehittää sen perusteella mittausmenetelmä. Tavoitteena on tutkia ja ohjeistaa mittaustapahtuma, kun apuna käytetään prosessimittauksia.

Diplomityön teoriaosassa käsitellään paperinvalmistuslinjaa ja sen osaprosesseja sekä paperitehtaan prosessiohjausjärjestelmiä. Lisäksi työssä kerrotaan kirjallisuudesta löytyvistä paperitehtaan energiankulutusmittauksista, taseiden soveltamisesta paperinvalmistuslinjaan, osaprosessien energiankulutuskohteista ja energiakäytön arvioinnista. Näiden tietojen perusteella kehitetään mittausmenetelmä, joka soveltuu normaalituotannossa oleviin LWC-, SC-, sanomalehti-, kartonki- ja hienopaperinvalmistuslinjoihin sekä näiden osaprosesseille. Kehitettyä mittausmenetelmää testattiin case-tapauksiin ja kokemuksia kirjattiin ylös.

Mittausmenetelmän suurin rajoite on prosessin paperitehdaskohtaisuus. Menetelmästä rajataan pois ilmanvaihto-, lämminvesi- ja jäähdytysvesijärjestelmien energiavirrat, koska näistä ei yleensä ole riittävästi mittauksia. LTO:ssa poistoilmasta talteen otettu energiavirta kuitenkin otetaan huomioon. Se vähentää korvausilman lämmittämiseen tarvittavaa energiaa.

Diplomityössä selvisi, että paperivalmistuslinjan energiankulutusmittaus voidaan tehdä kustannustehokkaasti ja kattavasti hyödyntäen olemassa olevia prosessimittauksia. Mittaustuloksista on mahdollista laskea ominaisenergiankulutus, jota voidaan verrata toisiin linjoihin kun mittauksissa otetaan huomioon prosessin parametrit, mittalaitteiden mittausalue, ajankohta, mittapisteiden määrä ja sijainti.

The purpose of this Master’s thesis is to analyze the energy consumption measurement of a paper production line at a paper mill and to develop a measuring method based on the analysis. The object is to examine a measurement event utilizing process measurements and to create instructions for the measurement.

The theoretical part deals with a paper production line and its sub-processes as well a process control systems of a paper mill. In addition, the study includes a literature-based description of energy consumption measurements of a paper mill, application of balances in a paper production line, energy consumption points of sub-process, and an estimation of energy consumption. Based on this information, a measurement method is developed, which is applicable to LWC, SC, newsprint, board and fine paper production lines in normal production as well as to their sub-processes. The measuring method developed was tested using the case study method and the experiences were recorded.

The greatest limitation of the measuring method is the fact that processes are paper mill specific. Energy flows for ventilation, warm water and cooling water systems are excluded from the method, because generally there are not enough measurements for them. However, the energy flows recovered in the heat recovery system is considered. It reduces the energy required for the heating of supply air.

The study showed that the energy consumption measurement of a paper production line can be carried out cost-efficiently and comprehensively utilizing the existing process measurements. The measurement results can be to calculate the specific energy consumption, which can be compared to other lines paying attention to the process parameters, measuring range of the measuring devices, point of time, and the number and position of measuring points.