Sellutehtaiden höyrytasojen optimaaliset paineet
Hiltunen, Aapo (2011)
Tiivistelmä
Sellutehtaiden kannattavuutta pyritään lisäämään parantamalla tehtaiden energiatehokkuutta ja tehostamalla tuotantoa. Yksi keino tehtaan sähkön tuotannon lisäämiseksi on höyrytasojen paineiden alentaminen tehtaan tuotantoprosesseissa. Tällöin höyry voidaan paisuttaa turbiinissa matalampaan paineeseen. Höyryn painetasojen alentaminen kuitenkin lisää tehtaan investointikustannuksia siirtoputkistojen kokojen ja lämmönsiirtopinta-alojen kasvaessa.
Tämä diplomityö on tehty Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa osana Suomen Soodakattilayhdistyksen projektia ”Skyrec – Soodakattilan sähköenergiatehokkuuden nostaminen uudelle tasolle”. Tässä diplomityössä määritetään 600 000 tonnia sellua vuodessa tuottaville Suomeen sopiville sellutehdastyypeille taloudellisesti optimaaliset höyryn painetasot. Optimaaliset höyryn painetasot määritettiin painetasojen mukaisten energiataseiden sekä investointiarvioiden perusteella. Työn taselaskennat tehtiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston Millflow-laskentasovelluksella. Matalapainetason mukaisia investointikustannuksia arvioitiin tehtaiden putkiston, haihduttamon ja kuivauskoneen osalta. Tulosten mukaan höyrytasojen paineet on taloudellisesti kannattavaa valita tehtaan laitteiston ja prosessien mukaan alhaisimmiksi mahdollisiksi. Lisäksi työssä tarkastellaan välipainehöyryn ja nuohoushöyryn paineiden alentamisen vaikutuksia tehtaan sähkön tuotantoon sekä joillekkin tehtaan prosesseille rakennettavan oman matala- tai välipainelinjan käytön kannattavuutta. Diplomityöhön kerättiin tietoa suomalaisilla sellutehtailla käytössä olevista höyryn paineista sekä syistä painetasojen valintaan. Pulp mills are trying to increase their profitability by improving energy effectiveness and intensifying production in mills. One way to improve electricity production in mills is to lower steam pressures in pulping processes. In that case steam can be expanded to lower pressure in turbine. However, lowering the steam pressures increases also investment costs of mill because of bigger pipe sizes and heat transfer areas.
This master’s thesis was done in Lappeenranta University of Technology as a part of Finnish Recovery Boiler Committees project “Skyrec – Increasing Recovery Boiler Efficiency to New Level”. In this master’s thesis is specified the economically optimal steam pressuress for Finnish pulp mill types producing 600,000 tons of pulp per year. In the work for different pulp mill types used in Finland were formed energy balances and investment estimations in accordance with steam pressure levels. Energy balance calculations were done with Millflow-calculation application. The optimal steam pressure levels were determined on the bases of energy balances and cost estimations. The investment costs accordant with low pressure steam level were calculated for the part of piping, pulp dryer and evaporator. On the bases of the results it is economically profitable to choose the lowest possible steam pressure levels defined by pulping processes and equipments. In addition in the work was estimated the effect of lowering the middle pressure steam and sootblowing steam pressures for electricity production in pulp mills. In the work was also examined profitability of building own middle or low pressure steamlines for some pulping processes. For this master’s thesis was also gathered information about steam pressures used in Finnish pulp mills and about the reasons of choosing the pressure levels.
Tämä diplomityö on tehty Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa osana Suomen Soodakattilayhdistyksen projektia ”Skyrec – Soodakattilan sähköenergiatehokkuuden nostaminen uudelle tasolle”. Tässä diplomityössä määritetään 600 000 tonnia sellua vuodessa tuottaville Suomeen sopiville sellutehdastyypeille taloudellisesti optimaaliset höyryn painetasot. Optimaaliset höyryn painetasot määritettiin painetasojen mukaisten energiataseiden sekä investointiarvioiden perusteella. Työn taselaskennat tehtiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston Millflow-laskentasovelluksella. Matalapainetason mukaisia investointikustannuksia arvioitiin tehtaiden putkiston, haihduttamon ja kuivauskoneen osalta. Tulosten mukaan höyrytasojen paineet on taloudellisesti kannattavaa valita tehtaan laitteiston ja prosessien mukaan alhaisimmiksi mahdollisiksi. Lisäksi työssä tarkastellaan välipainehöyryn ja nuohoushöyryn paineiden alentamisen vaikutuksia tehtaan sähkön tuotantoon sekä joillekkin tehtaan prosesseille rakennettavan oman matala- tai välipainelinjan käytön kannattavuutta. Diplomityöhön kerättiin tietoa suomalaisilla sellutehtailla käytössä olevista höyryn paineista sekä syistä painetasojen valintaan.
This master’s thesis was done in Lappeenranta University of Technology as a part of Finnish Recovery Boiler Committees project “Skyrec – Increasing Recovery Boiler Efficiency to New Level”. In this master’s thesis is specified the economically optimal steam pressuress for Finnish pulp mill types producing 600,000 tons of pulp per year. In the work for different pulp mill types used in Finland were formed energy balances and investment estimations in accordance with steam pressure levels. Energy balance calculations were done with Millflow-calculation application. The optimal steam pressure levels were determined on the bases of energy balances and cost estimations. The investment costs accordant with low pressure steam level were calculated for the part of piping, pulp dryer and evaporator. On the bases of the results it is economically profitable to choose the lowest possible steam pressure levels defined by pulping processes and equipments. In addition in the work was estimated the effect of lowering the middle pressure steam and sootblowing steam pressures for electricity production in pulp mills. In the work was also examined profitability of building own middle or low pressure steamlines for some pulping processes. For this master’s thesis was also gathered information about steam pressures used in Finnish pulp mills and about the reasons of choosing the pressure levels.