Jauhatuksen vaihteluiden ymmärtäminen sellu- ja paperitehdasintegraatissa

• Main Author: Saari, T. (Taavi)
• Format: Dissertation
• Language: Finnish
• Published: University of Oulu 2017
• Subjects: Process Engineering
• Online Access: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201712013235; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:fi:oulu-201712013235

Jauhatus on paperinvalmistuksen yksi tärkeimmistä, ellei jopa tärkein yksikköprosessi, jolla voidaan vaikuttaa paperinvalmistuksessa käytettävien kuitujen ominaisuuksiin. Heikko jauhautuvuus ja jauhatustulos näkyvät pahimmillaan paperikoneen heikkona ajettavuutena ja lopputuotteen heikkona laatuna muodostaen taloudellisen riskin. Jauhatukseen vaikuttavat tekijät eivät ainoastaan rajoitu itse jauhimiin, vaan tekijät voivat tulla massanvalmistuksen aikaisemmista vaiheista, mahdollisesti jopa raaka-aineesta asti. Tästä johtuen mielenkiinto ymmärtää mitkä tekijät vaikuttavat kuitujen jauhautuvuuteen ja jauhatukseen on suuri. Tässä työssä pyritään selvittämään mitkä tekijät jauhatuksessa ja massanvalmistuksessa aiheuttavat muutoksia jauhatusprosessissa. Työn teoriaosa keskittyy pääasiassa jauhatuksen teoriaan, ilmiöihin ja vaikutuksiin. Lisäksi teoriaosassa käsitellään integroitua sellu- ja paperitehdasta, sekä kuidun ja prosessiveden laatua kuvaavia suureita. Työn kokeellinen osa jakautuu kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa tutkitaan viiveaikamallia ja tilastollista monimuuttuja-analyysiä hyödyntäen, mitkä tekijät sellutehtaan kuitulinjalla aina hienopaperikoneiden jauhatukseen asti vaikuttavat jauhatuksen energian ominaiskulutukseen mänty- ja koivumassoilla. Viiveaikamallin avulla käytössä oleva data viiveistetään sellaiseen muotoon, että tilastollinen tarkastelu on mahdollista. Vaikuttavien tekijöiden joukosta etsitään sellaiset muuttujat, joilla teorian mukaan voisi olla vaikutusta massan jauhautuvuuteen. Näiden muuttujien pohjalta esitetään mahdollisia jatkotoimenpiteitä. Toisessa osassa tutkitaan jauhinkohtaista vaihtelua jauhatuksen lopputulokseen jauhatuskoeajon avulla. Tehdasmittakaavan koeajon tarkoituksena on selvittää energian ominaiskulutuksen ja jauhimien terien käyttöiän vaikutusta kuituominaisuuksien muutoksiin kahdella rinnan ajettavalla koivujauhimella. Toinen jauhimista on ei-pumppaavaan suuntaan pyörivä, jossa on uudehkot terät, kun taas vanhemmilla terillä oleva jauhin pyörii pumppaavaan suuntaan. Koeajossa jauhimet ajavat neljässä eri energian ominaiskulutuksen tasossa neljässä eri vaiheessa. Koeajon näytteet analysoidaan automaattisesti ja referenssinäytteet kannunäytteinä Metson Pulp Expert -laitteistolla. === Refining is considered the most important unit process affecting the fiber properties in paper and board manufacturing. Low level of refinability and weak outcome in refining is shown as a low runnability of the paper machine or as low quality in a final product, which can be seen as a financial risk. The factors affecting the refining does not only limit to the refiners themselves but also to the previous operations in the pulp manufacturing process, maybe even to the raw materials. Because of these factors there is a great of interest in understanding the changes in refining. The aim of this thesis is to find out which factors in pulp manufacturing and in the refining cause changes in the refining process. The written part of this thesis the main focus is in refining theory, refining phenomena and in effects of refining. Also the written addresses the integrated pulp and paper mill and the quality variables of fibre and the process water. The experimental part is in two parts. In the first part the factors affecting the amount of specific refining energies of birch and pine pulps in refining process are studied by using a delay model and a principal components analysis. The data is delayed with delay model, so that statistical examination is possible to execute. Those variables which in theory could cause changes in refinability are chosen from the group of factors. The actions based on these variables are then suggested. In the second part the refiner level variations are studied in a pilot run, in which the fibre changes caused by specific refining energy and the age of the refining plates are studied with two parallel birch pulp refiners. The refiners are operated in four different specific refining energy levels in four different stages. The samples are taken and analyzed with Metso Pulp Expert equipment, expect the reference samples, which are taken manually but are analyzed in Metso Pulp Expert as well.