Kartonkikoneen höyry- ja lauhdejärjestelmän suorituskyvyn tutkiminen

Abstract

Opinnäytetyössä käytiin läpi kartongin valmistusprosessi, kartonkikoneen höyry- ja lauhdejärjestelmän rakennetta ja toimintaa, sekä tarkastellaan järjestelmän suorituskykyyn vaikuttavia tekijöitä. Työn toimeksiantaja oli Valmet Technologies Oy. Työn tavoitteena oli tarkastella simulointien perusteella millainen paineprofiili olisi paras kartongin kuivatukselle.

Työssä perehdyttiin aluksi kartongin valmistusprosessiin, kartonkikoneen höyry- ja lauhdejärjestelmän toimintaan ja sen suorituskykyyn. Tieto näille kappaleille tuli pääosin kirjallisuudesta, mutta järjestelmän suorituskykyyn liittyvistä asioista keskustelin enemmän Valmetin työntekijöiden kanssa. Työssä tehtiin simulointeja Matlab Simulink- ohjelmalla. Simuloinneissa simuloitiin kartonkikoneen alkupään toimintaa, sillä se vaikuttaa koneen suorituskykyyn kaikista eniten. Simulointeihin oli valittu seitsemän erilaista paineprofiilia. Simulointien tuloksista tarkasteltiin höyrynkulutusta, syntyvän jäännöshöyryn määrää, lauhteessa olevan energian määrää, sekä läpipuhallushöyryn virtausta kuivatussylintereiltä lauhdetankeille ja lauhdetankeilta kuivatussylintereille.

Simulointien tuloksista huomattiin, että mitä matalampi paine ensimmäisellä höyryryhmällä oli, sitä matalampi oli höyrynkulutus. Tosin kun ensimmäisellä höyryryhmällä oleva paine oli matala, joudutaan loppupään painetta nostamaan ja tämä pienenti kuivatuskapasiteettia. Tuloksista nähtiin myös, että ensimmäisen ryhmän paine vaikuttaa syntyvän jäännöshöyryn määrään, sekä päälauhdetankkiin menevän lauhteen energiamäärään. Kartonkikoneen paineprofiilit ovat aina konekohtaisia, mutta yleisesti profiilin olisi hyvä olla tasainen, jotta ensimmäisillä höyryryhmällä paine ei kasvaisi korkeaksi ja kuivatuskapasiteetti olisi riittävä. Asia mikä vaatii jatkotutkimusta oli kuivatuksesta ylitsejäävän energian talteenotto. Eli kuinka jäännöshöyryssä ja lauhteessa olevaa energiaa voitaisiin hyödyntää paremmin kuivatusprosessin jälkeen.