Tulistettu höyry paperin kuivatuksessa

Translated title of the contribution: Superheated steam in paper drying

Kari Edelmann, Pekka Malinen, Risto Ryymin, Markku Karlsson, Sakari Kaijaluoto, Oleg Timofeev

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Tutkimus- ja kehitystyön lähtökohdaksi valittiin kuuman ilman avulla tapahtuva päällepuhalluskuivatus. Ajatuksena oli käyttää päällepuhalluskuivatuksessa kuuman ilman sijasta tulistettua höyryä ja tutkia sanomalehtipaperin kuivatusta viiran tukemana imutelan päällä sekä kartoittaa tulistetun höyryn tekniikan ongelma-alueet. Edelleen oli tavoitteena alustavasti selvittää tulistetun höyryn avulla saavutettava energiansäästö ja mitä vaikutuksia tällä tekniikalla olisi koko paperitehtaan energiahuoltoon. Kokeellisesti on osoitettu, että sanomalehtipaperia voidaan kuivata lähes 400 °C:n tulistetulla höyryllä ilman merkittäviä laatumuutoksia edellyttäen, ettei paperia ylikuivata. Efektiiviseksi vedenhaihdutusnopeudeksi arvioidaan 300 °C:n puhalluslämpötilalla ja 90 m:n/s puhallusnopeudella saatavan noin 100 - 120 kg/m2 h. Alustavien laskelmien mukaan voidaan sanomalehtipaperi tällöin kuivata neljällä tulistetun höyryn yksiköllä ja 14 höyrysylinterillä, kun perinteinen ilmaan perustuva kuivatustekniikka tarvitsee 31 höyrysylinteriä. Suuremman haihdutustehon ansiosta lyhenee kuivatusosan pituus lähes 50 %. Höyryn kierrätyksen ja puhallushuuvan tiivistämisen tutkimiseksi koelaitteisto rakennettiin vuonna 1994 uudelleen, jolloin laitteistoon suunniteltiin myös uusi huuva. Periaatteena oli rakentaa yleisesti käytetyn standardin mukainen huuva. Kokeissa kuitenkin osoittautui, että uuden huuvan kapasiteetti on ilmallakin oletettua pienempi. Lämpökamera- ja lämmönsiirtomittausten perusteella tulee puhallukselle avoimen pinta-alan olla koelaitteessa suurempi kuin standardiratkaisuissa, jotka perustuvat Holger-Martinin korrelaatioihin. Optimisuutingeometrian määrittäminen edellyttää sekä kokeellista tutkimusta että teoreettisia virtauslaskelmia. Sanomalehtipaperin permeabiliteetti on tekijä, joka on otettava tarkemmin huomioon höyrykuivatusmenetelmän taloudellisuutta arvioitaessa. Ilmalla suoritettujen sanomalehtipaperin kuivatuskokeiden perusteella kasvaa ilman läpivirtaus kuiva-ainepitoisuuden kasvaessa. Tämä vaikuttaa luonnollisesti menetelmän energiatalouteen haitallisesti. Tätä ei ole toistaiseksi otettu huomioon energiataloustarkasteluissa. Laskelmien mukaan, mikäli tiivis päällepuhallusyksikkö on kehitettävissä, arvioidaan energiansäästöpotentiaaliksi 500 - 1 000 kJ/kgH2O tulistetulla höyryllä tapahtuvan kuivatuskonseptin osuudesta ja nykyisestä LTO-järjestelmästä riippuen. Tulistetun höyryn osuutta kuivatuskonseptissa voidaan kasvattaa, mikäli tehtaalla löytyy uusia energiankäyttökohteita, kuten esim. polttoaineiden kuivatus ja paperitehtaan kiertoveden monivaihehaihdutus. Monivaihehaihdutusta on esitetty erääksi vesikiertojen sulkemisen mahdollistavaksi tekniikaksi. Osana tutkimusta on yhteistyössä IVO Oy:n kanssa osoitettu, että nykyisin käytössä olevalle vastapainevoimalle on löydettävissä kustannuksiltaan kilpailukykyinen energian tuotantomenetelmä käytettäessä tulistettua höyryä paperin kuivatukseen.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages59
ISBN (Print)951-38-4850-7
Publication statusPublished - 1995
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

SeriesVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
Number1695
ISSN1235-0605

Fingerprint

steam
drying
Olla

Keywords

  • papermaking
  • drying
  • papers
  • paper industry
  • steam
  • superheating
  • quality

Cite this

Edelmann, K., Malinen, P., Ryymin, R., Karlsson, M., Kaijaluoto, S., & Timofeev, O. (1995). Tulistettu höyry paperin kuivatuksessa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1695
Edelmann, Kari ; Malinen, Pekka ; Ryymin, Risto ; Karlsson, Markku ; Kaijaluoto, Sakari ; Timofeev, Oleg. / Tulistettu höyry paperin kuivatuksessa. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1995. 59 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1695).
@book{e1f14e4e48e949f29e71e2ac1243fa3a,
title = "Tulistettu h{\"o}yry paperin kuivatuksessa",
abstract = "Tutkimus- ja kehitysty{\"o}n l{\"a}ht{\"o}kohdaksi valittiin kuuman ilman avulla tapahtuva p{\"a}{\"a}llepuhalluskuivatus. Ajatuksena oli k{\"a}ytt{\"a}{\"a} p{\"a}{\"a}llepuhalluskuivatuksessa kuuman ilman sijasta tulistettua h{\"o}yry{\"a} ja tutkia sanomalehtipaperin kuivatusta viiran tukemana imutelan p{\"a}{\"a}ll{\"a} sek{\"a} kartoittaa tulistetun h{\"o}yryn tekniikan ongelma-alueet. Edelleen oli tavoitteena alustavasti selvitt{\"a}{\"a} tulistetun h{\"o}yryn avulla saavutettava energians{\"a}{\"a}st{\"o} ja mit{\"a} vaikutuksia t{\"a}ll{\"a} tekniikalla olisi koko paperitehtaan energiahuoltoon. Kokeellisesti on osoitettu, ett{\"a} sanomalehtipaperia voidaan kuivata l{\"a}hes 400 °C:n tulistetulla h{\"o}yryll{\"a} ilman merkitt{\"a}vi{\"a} laatumuutoksia edellytt{\"a}en, ettei paperia ylikuivata. Efektiiviseksi vedenhaihdutusnopeudeksi arvioidaan 300 °C:n puhallusl{\"a}mp{\"o}tilalla ja 90 m:n/s puhallusnopeudella saatavan noin 100 - 120 kg/m2 h. Alustavien laskelmien mukaan voidaan sanomalehtipaperi t{\"a}ll{\"o}in kuivata nelj{\"a}ll{\"a} tulistetun h{\"o}yryn yksik{\"o}ll{\"a} ja 14 h{\"o}yrysylinterill{\"a}, kun perinteinen ilmaan perustuva kuivatustekniikka tarvitsee 31 h{\"o}yrysylinteri{\"a}. Suuremman haihdutustehon ansiosta lyhenee kuivatusosan pituus l{\"a}hes 50 {\%}. H{\"o}yryn kierr{\"a}tyksen ja puhallushuuvan tiivist{\"a}misen tutkimiseksi koelaitteisto rakennettiin vuonna 1994 uudelleen, jolloin laitteistoon suunniteltiin my{\"o}s uusi huuva. Periaatteena oli rakentaa yleisesti k{\"a}ytetyn standardin mukainen huuva. Kokeissa kuitenkin osoittautui, ett{\"a} uuden huuvan kapasiteetti on ilmallakin oletettua pienempi. L{\"a}mp{\"o}kamera- ja l{\"a}mm{\"o}nsiirtomittausten perusteella tulee puhallukselle avoimen pinta-alan olla koelaitteessa suurempi kuin standardiratkaisuissa, jotka perustuvat Holger-Martinin korrelaatioihin. Optimisuutingeometrian m{\"a}{\"a}ritt{\"a}minen edellytt{\"a}{\"a} sek{\"a} kokeellista tutkimusta ett{\"a} teoreettisia virtauslaskelmia. Sanomalehtipaperin permeabiliteetti on tekij{\"a}, joka on otettava tarkemmin huomioon h{\"o}yrykuivatusmenetelm{\"a}n taloudellisuutta arvioitaessa. Ilmalla suoritettujen sanomalehtipaperin kuivatuskokeiden perusteella kasvaa ilman l{\"a}pivirtaus kuiva-ainepitoisuuden kasvaessa. T{\"a}m{\"a} vaikuttaa luonnollisesti menetelm{\"a}n energiatalouteen haitallisesti. T{\"a}t{\"a} ei ole toistaiseksi otettu huomioon energiataloustarkasteluissa. Laskelmien mukaan, mik{\"a}li tiivis p{\"a}{\"a}llepuhallusyksikk{\"o} on kehitett{\"a}viss{\"a}, arvioidaan energians{\"a}{\"a}st{\"o}potentiaaliksi 500 - 1 000 kJ/kgH2O tulistetulla h{\"o}yryll{\"a} tapahtuvan kuivatuskonseptin osuudesta ja nykyisest{\"a} LTO-j{\"a}rjestelm{\"a}st{\"a} riippuen. Tulistetun h{\"o}yryn osuutta kuivatuskonseptissa voidaan kasvattaa, mik{\"a}li tehtaalla l{\"o}ytyy uusia energiank{\"a}ytt{\"o}kohteita, kuten esim. polttoaineiden kuivatus ja paperitehtaan kiertoveden monivaihehaihdutus. Monivaihehaihdutusta on esitetty er{\"a}{\"a}ksi vesikiertojen sulkemisen mahdollistavaksi tekniikaksi. Osana tutkimusta on yhteisty{\"o}ss{\"a} IVO Oy:n kanssa osoitettu, ett{\"a} nykyisin k{\"a}yt{\"o}ss{\"a} olevalle vastapainevoimalle on l{\"o}ydett{\"a}viss{\"a} kustannuksiltaan kilpailukykyinen energian tuotantomenetelm{\"a} k{\"a}ytett{\"a}ess{\"a} tulistettua h{\"o}yry{\"a} paperin kuivatukseen.",
keywords = "papermaking, drying, papers, paper industry, steam, superheating, quality",
author = "Kari Edelmann and Pekka Malinen and Risto Ryymin and Markku Karlsson and Sakari Kaijaluoto and Oleg Timofeev",
year = "1995",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-4850-7",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "1695",
address = "Finland",

}

Edelmann, K, Malinen, P, Ryymin, R, Karlsson, M, Kaijaluoto, S & Timofeev, O 1995, Tulistettu höyry paperin kuivatuksessa. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 1695, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Tulistettu höyry paperin kuivatuksessa. / Edelmann, Kari; Malinen, Pekka; Ryymin, Risto; Karlsson, Markku; Kaijaluoto, Sakari; Timofeev, Oleg.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1995. 59 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1695).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Tulistettu höyry paperin kuivatuksessa

AU - Edelmann, Kari

AU - Malinen, Pekka

AU - Ryymin, Risto

AU - Karlsson, Markku

AU - Kaijaluoto, Sakari

AU - Timofeev, Oleg

PY - 1995

Y1 - 1995

N2 - Tutkimus- ja kehitystyön lähtökohdaksi valittiin kuuman ilman avulla tapahtuva päällepuhalluskuivatus. Ajatuksena oli käyttää päällepuhalluskuivatuksessa kuuman ilman sijasta tulistettua höyryä ja tutkia sanomalehtipaperin kuivatusta viiran tukemana imutelan päällä sekä kartoittaa tulistetun höyryn tekniikan ongelma-alueet. Edelleen oli tavoitteena alustavasti selvittää tulistetun höyryn avulla saavutettava energiansäästö ja mitä vaikutuksia tällä tekniikalla olisi koko paperitehtaan energiahuoltoon. Kokeellisesti on osoitettu, että sanomalehtipaperia voidaan kuivata lähes 400 °C:n tulistetulla höyryllä ilman merkittäviä laatumuutoksia edellyttäen, ettei paperia ylikuivata. Efektiiviseksi vedenhaihdutusnopeudeksi arvioidaan 300 °C:n puhalluslämpötilalla ja 90 m:n/s puhallusnopeudella saatavan noin 100 - 120 kg/m2 h. Alustavien laskelmien mukaan voidaan sanomalehtipaperi tällöin kuivata neljällä tulistetun höyryn yksiköllä ja 14 höyrysylinterillä, kun perinteinen ilmaan perustuva kuivatustekniikka tarvitsee 31 höyrysylinteriä. Suuremman haihdutustehon ansiosta lyhenee kuivatusosan pituus lähes 50 %. Höyryn kierrätyksen ja puhallushuuvan tiivistämisen tutkimiseksi koelaitteisto rakennettiin vuonna 1994 uudelleen, jolloin laitteistoon suunniteltiin myös uusi huuva. Periaatteena oli rakentaa yleisesti käytetyn standardin mukainen huuva. Kokeissa kuitenkin osoittautui, että uuden huuvan kapasiteetti on ilmallakin oletettua pienempi. Lämpökamera- ja lämmönsiirtomittausten perusteella tulee puhallukselle avoimen pinta-alan olla koelaitteessa suurempi kuin standardiratkaisuissa, jotka perustuvat Holger-Martinin korrelaatioihin. Optimisuutingeometrian määrittäminen edellyttää sekä kokeellista tutkimusta että teoreettisia virtauslaskelmia. Sanomalehtipaperin permeabiliteetti on tekijä, joka on otettava tarkemmin huomioon höyrykuivatusmenetelmän taloudellisuutta arvioitaessa. Ilmalla suoritettujen sanomalehtipaperin kuivatuskokeiden perusteella kasvaa ilman läpivirtaus kuiva-ainepitoisuuden kasvaessa. Tämä vaikuttaa luonnollisesti menetelmän energiatalouteen haitallisesti. Tätä ei ole toistaiseksi otettu huomioon energiataloustarkasteluissa. Laskelmien mukaan, mikäli tiivis päällepuhallusyksikkö on kehitettävissä, arvioidaan energiansäästöpotentiaaliksi 500 - 1 000 kJ/kgH2O tulistetulla höyryllä tapahtuvan kuivatuskonseptin osuudesta ja nykyisestä LTO-järjestelmästä riippuen. Tulistetun höyryn osuutta kuivatuskonseptissa voidaan kasvattaa, mikäli tehtaalla löytyy uusia energiankäyttökohteita, kuten esim. polttoaineiden kuivatus ja paperitehtaan kiertoveden monivaihehaihdutus. Monivaihehaihdutusta on esitetty erääksi vesikiertojen sulkemisen mahdollistavaksi tekniikaksi. Osana tutkimusta on yhteistyössä IVO Oy:n kanssa osoitettu, että nykyisin käytössä olevalle vastapainevoimalle on löydettävissä kustannuksiltaan kilpailukykyinen energian tuotantomenetelmä käytettäessä tulistettua höyryä paperin kuivatukseen.

AB - Tutkimus- ja kehitystyön lähtökohdaksi valittiin kuuman ilman avulla tapahtuva päällepuhalluskuivatus. Ajatuksena oli käyttää päällepuhalluskuivatuksessa kuuman ilman sijasta tulistettua höyryä ja tutkia sanomalehtipaperin kuivatusta viiran tukemana imutelan päällä sekä kartoittaa tulistetun höyryn tekniikan ongelma-alueet. Edelleen oli tavoitteena alustavasti selvittää tulistetun höyryn avulla saavutettava energiansäästö ja mitä vaikutuksia tällä tekniikalla olisi koko paperitehtaan energiahuoltoon. Kokeellisesti on osoitettu, että sanomalehtipaperia voidaan kuivata lähes 400 °C:n tulistetulla höyryllä ilman merkittäviä laatumuutoksia edellyttäen, ettei paperia ylikuivata. Efektiiviseksi vedenhaihdutusnopeudeksi arvioidaan 300 °C:n puhalluslämpötilalla ja 90 m:n/s puhallusnopeudella saatavan noin 100 - 120 kg/m2 h. Alustavien laskelmien mukaan voidaan sanomalehtipaperi tällöin kuivata neljällä tulistetun höyryn yksiköllä ja 14 höyrysylinterillä, kun perinteinen ilmaan perustuva kuivatustekniikka tarvitsee 31 höyrysylinteriä. Suuremman haihdutustehon ansiosta lyhenee kuivatusosan pituus lähes 50 %. Höyryn kierrätyksen ja puhallushuuvan tiivistämisen tutkimiseksi koelaitteisto rakennettiin vuonna 1994 uudelleen, jolloin laitteistoon suunniteltiin myös uusi huuva. Periaatteena oli rakentaa yleisesti käytetyn standardin mukainen huuva. Kokeissa kuitenkin osoittautui, että uuden huuvan kapasiteetti on ilmallakin oletettua pienempi. Lämpökamera- ja lämmönsiirtomittausten perusteella tulee puhallukselle avoimen pinta-alan olla koelaitteessa suurempi kuin standardiratkaisuissa, jotka perustuvat Holger-Martinin korrelaatioihin. Optimisuutingeometrian määrittäminen edellyttää sekä kokeellista tutkimusta että teoreettisia virtauslaskelmia. Sanomalehtipaperin permeabiliteetti on tekijä, joka on otettava tarkemmin huomioon höyrykuivatusmenetelmän taloudellisuutta arvioitaessa. Ilmalla suoritettujen sanomalehtipaperin kuivatuskokeiden perusteella kasvaa ilman läpivirtaus kuiva-ainepitoisuuden kasvaessa. Tämä vaikuttaa luonnollisesti menetelmän energiatalouteen haitallisesti. Tätä ei ole toistaiseksi otettu huomioon energiataloustarkasteluissa. Laskelmien mukaan, mikäli tiivis päällepuhallusyksikkö on kehitettävissä, arvioidaan energiansäästöpotentiaaliksi 500 - 1 000 kJ/kgH2O tulistetulla höyryllä tapahtuvan kuivatuskonseptin osuudesta ja nykyisestä LTO-järjestelmästä riippuen. Tulistetun höyryn osuutta kuivatuskonseptissa voidaan kasvattaa, mikäli tehtaalla löytyy uusia energiankäyttökohteita, kuten esim. polttoaineiden kuivatus ja paperitehtaan kiertoveden monivaihehaihdutus. Monivaihehaihdutusta on esitetty erääksi vesikiertojen sulkemisen mahdollistavaksi tekniikaksi. Osana tutkimusta on yhteistyössä IVO Oy:n kanssa osoitettu, että nykyisin käytössä olevalle vastapainevoimalle on löydettävissä kustannuksiltaan kilpailukykyinen energian tuotantomenetelmä käytettäessä tulistettua höyryä paperin kuivatukseen.

KW - papermaking

KW - drying

KW - papers

KW - paper industry

KW - steam

KW - superheating

KW - quality

M3 - Report

SN - 951-38-4850-7

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Tulistettu höyry paperin kuivatuksessa

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Edelmann K, Malinen P, Ryymin R, Karlsson M, Kaijaluoto S, Timofeev O. Tulistettu höyry paperin kuivatuksessa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1995. 59 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1695).