Analysaattoriavusteisen eräkeiton suunnittelu ja dokumentointi

Sulfaattikeiton ohjaus on perinteisesti ollut vain eri keittotekijöiden vakiointia, jolloin massanlaadussa on voinut kuitenkin esiintyä vaihtelua useasta eri syystä. CLA 2000 keittolipeäanalysaattorin käyttö keitonseurannassa luo mahdollisuuden havaita eri syistä tapahtuva delignifioinnin häiriintyminen jo keiton aikana. Näin ollen pystytään siirtymään reaaliaikaiseen keitonohjaukseen, jolloin eri keittojen ja keittimien kappahajontaa pystytään pienentämään nykyisestä. Tämän diplomityön tavoitteena oli suunnitella Sunilan sellutehtaan keittämölle analysaattoripohjainen keitonohjaus. Tehdas valmistaa havupuusulfaattimassaa, jonka pääasialliset käyttökohteet ovat puupitoiset painopaperit. Armeerausmassan tärkein ominaisuus on lujuus. Puuraaka-aineen valinta määrää massan lujuuden ylärajan. Se kuinka paljon puuraaka-aineen lujuuspotentiaalista saadaan siirrettyä valmiiseen massaan on puolestaan riippuvainen tehtaan laitteistoista. Sulfaattisellun valmistuksen yksikköoperaatioista on keitolla suurin vaikutus valmiin sellun lujuuteen. Tämän diplomityön kirjallisuusosassa keskitytään käsittelemään puuraaka-aineen ominaisuuksia ja sulfaattikeittoa, jotka ovat kaksi suurinta vaikuttajaa valmiin sellun lujuuteen. Tehtaan laitteistokuvaukset osassa tarkastellaan Sunilan keittämön laitteistoja ja ohjausjärjestelmää. Keittämö on 13 keittimen eräkeittämö, missä massanvalmistus perustuu pitkälti perinteiseen eräkeittotekniikkaan. Keitossa on kuitenkin mahdollisuus käyttää tasoitettua alkaliprofiilia suorittamalla valkolipeätäyttö kahdessa tai kolmessa osassa. Ohjausjärjestelmänä on keittämöllä Alcont 3000x, johon on sisällytetty sekä perustason- että ylemmän tason Cookerman ohjaukset. Keittämöllä on neljä ABB:n toimittamaa CLA 2000 keittolipeäanalysaattoria, joihin on kytketty kaikki keittimet. CLA 2000 on keittoprosessin valvontaan ja on-line säätöön kehitetty analysaattori, jonka toiminta perustuu jatkuvaan keittolipeän analysointiin. Analysaattori mittaa keittolipeästä yhtäaikaisesti alkali-, ligniini- ja kokonaiskuiva-ainepitoisuutta. Koko analysaattorijärjestelmä on liitetty sen hallintayksikön kautta keittämön automaatiojärjestelmä Alcont 3000x:ään. Suunnitteluosassa tarkastellaan mitä mahdollisuuksia ja rajoituksia Sunilan keittämön laitteistot ja ohjausjärjestelmä asettaa analysaattoriavusteisessa keitonohjauksessa. Analysaattoriavusteisessa keitonohjauksessa on erittäin tärkeä löytää sellaiset CLA 2000 keittolipeäanalysaattorin mittaustuloksiin perustuvat erosuureet, joiden perusteella keiton säätäminen on mahdollista varsin yksiselitteisesti. Sunilassa valittiin analysaattoriavusteisessa keiton-ohjauksessa käytettäviksi erosuureiksi referenssikäyriin ja hetkellisarvoihin pohjautuvat erosuureet. Referenssikäyrien käyttö erosuureena tarkoittaa sitä, että kaikkien CLA:n mittaussuureiden yksittäisiä mittaustuloksia verrataan referenssikäyriin ja niiden eron perusteella lasketaan kappaennuste. Hetkellisarvoista käytetään alkalimittauksen tuloksia keiton alkaliannoksen ja mahdollisen valkolipeälisäyksen määrän laskentaan. Näiden kahden eri tavalla muodostettavan erosuureen perusteella voidaan Sunilassa säätää alkalisuutta, keittolämpötilaa ja keiton lopettamisajankohtaa. Lisäksi suunnitteluosassa esitetään vaiheittain tarvittavat toimenpiteet keittämön muuttamiseksi analysaattoriavusteiseksi