Integraatin kemiallisesti puhdistetun vedenkäytön hallinta

Abstract

Kiristyneet ympäristönsuojelun tavoitteet ja suljettujen vesikiertojen kehittyminen ovat vähentäneet merkittävästi erityisesti metsäteollisuuden prosessin vedenkulutusta sekä vähentäneet ympäristöön johdettavaa jäteveden määrää ja ravinnekuormitusta viimeisten vuosikymmenten aikana. Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää Metsä Groupin Äänekosken biotuotetehtaan kemiallisesti puhdistetun veden käytön kulutuskohteet ja optimoida veden kulutusta muuttuvissa prosessiolosuhteissa. Tärkeimpänä tavoitteena oli selvittää kemiallisesti puhdistetun veden käyttökohteet ja kulutusmäärät, suljetut vesikierrot ja kehittää vedenjakelujärjestelmän häiriönsietokykyä. Työn kirjallisuusosassa selvitetään veden valmistuksen teoriaa, jossa perehdyttiin yksityiskohtaisesti eri vesijakeiden valmistukseen ja veden laatuvaatimuksiin. Lisäksi teoriaosassa tutustutaan sellutehtaan vesijakeiden kulutuskohteisiin ja sellutehtaan suljettuun vesikiertoon. Työn tutkimusosassa laadittiin kolme Excel pohjaista ainetasetta vedenkulutuksesta. Tutkittavat kokonaisuudet olivat haihduttamon energiatase kuuman veden osalta, pesupuristimen kuuman veden käyttö puristimen ohitustilanteessa sekä valkaisun ja kuivauskoneiden tuotantoerotuksen vaikutus kemiallisesti puhdistetun veden taseeseen. Ainetaseet valikoituivat etukäteen tunnistettuihin vedenkäytön ongelmiin perustuen. Työn tuloksena saatiin käsitys biotuotetehtaan kemiallisesti puhdistetun veden käytöstä ja ymmärrettiin suljettujen vesikiertojen merkitys tehtaan tehokkaaseen toimintaan vierasainetase huomioiden. Työn aikana biotuotetehtaan kemiallisesti puhdistetun veden käyttöä onnistuttiin vähentämään myös häiriötilanteissa. Työn aikana tehtiin useita automaatiojärjestelmän parametri- ja ohjelmamuutoksia, joilla prosessia optimoitiin tasaisemmaksi, joka tehosti veden käyttöä.

Increased environmental protection targets and the development of closed water cycles have significantly reduced process water consumption in the forest industry in particular and have reduced the amount and nutrient load of wastewater discharged into the environment in recent decades. The goal of this thesis was to identify the consumption centres of chemically purified water at Metsä Group’s Äänekoski bioproduct mill and to optimise water consumption in changing process conditions. The most important goals were to identify the applications and consumption amounts of chemically purified water, identify closed water cycles, and to develop the fault tolerance of the water supply system. The literature review section of the thesis explains the theory of water production, which deals in detail with the preparation of different water fractions and with water quality requirements. In addition, the theory section gives an introduction to the pulp mill's water fraction consumption centres and the pulp mill's closed water cycle. Three Excel-based mass balances were produced for the research section of the thesis. The subjects of examination were the energy balance for hot water of the evaporation plant, the use of hot water in the washing press during the press bypass, and the effect of bleaching and drying machine production separation on the balance of chemically purified water. The mass balances were selected on the basis of water use problems identified beforehand. As a result of the research, an understanding of the use of chemically purified water at the bioproduct mill and the importance of closed water cycles for the mill's efficiency with regard to the balance of non-process elements was gained. During the research, the use of chemically purified water at the bioproduct mill was successfully reduced in disturbance situations too. During the research, several parameter and program changes were made to the automation system to optimise the process to run smoother, which made water use more efficient.