Analys av massapumps- och mixerarbete vid Metsä Board Sverige AB, Husums Fabriker : Energibesparingsåtgärder vid blekeri 4 & 5 med jämförelse mot ny utrustning

Husums plant has a selection of different pulp pumps at bleaching plant 4 and 5. The displacement- (HC-pump, Sund Defibrator PTD-60) and centrifugalpumps (MC-pump, MCA 42-200, MCP 30/20) are of interest in this report. The centrifugal pumps are controlled by throttle valves, which result in an energy loss. Chemical mixers are used to mix ClO2 into the pulp before proceeding into a holding tower where the bleaching process occurs. The energy demand of the different positions has been measured or calculated to be used in comparisons against new equipment. Quotations were requested and delivered from Valmet and Sulzer. The quotations were made with a production increase of 10 ADMt/h and plant compared to current equipment. Therefore energy need of the equipment in the quotation had to be recalculated to the same production output as when measurements were conducted to be comparable. Quotation of the pumps assumes the use of frequency inverters. A deeper investigation was made for 441PU255 which is located at bleaching plant 4. The drop leg level of the pump is controlled via a throttle valve. A frequency inverter is installed but not utilized to maintain constant pulp level in the drop leg. This was due to physical changes in the process not being compensated for in the control system. This caused the drop leg level to oscillate when automatic control was used. As a workaround the drive had been set at a constant speed. To investigate the potential savings, an attempt was made in which the speed was lowered from 1520 rpm to 1100 rpm, resulting in a power reduction of 82 kW or 342,081 Sek per year at a production of 36 ADMT/h. The experiment was done with slightly lower production output than desirable; because of this, savings will decrease slightly at higher outputs. Comparisons showed that considerable amounts of energy could be saved at all positions. However the investment cost is high and therefore favorable payback times can only be seen for some of the positions. The MC-pumps are oversized and in need of constant throttling therefore the majority of the energy savings is made through the installation of frequency inverters and not the pump upgrade.Metsä Board Husum har idag ett flertal olika modeller av massapumpar vid blekeri 4 och 5. Dessa är av deplacerande typ (HC-pump, Sunds Defibrator PTD-60) samt centrifugalmodell (MC-pump, MCA 42-200, MCP 30/20), centrifugalmodellen regleras med strypventiler vilket innebär en extra förlust, speciellt märkbar är denna då produktionen tas ned. Vid blekeriet finns även kemikaliemixrar för att mixa in ClO2 innan pappersmassan pumpas till ett uppehållstorn där blekprocessen sker. Anläggningens nuläge genomgick en mindre kartläggning där specifikationer och mätdata samlades in för att ge en bakgrund till det energibehov som finns idag. Tillgänglighet för reservdelar har varit av intresse för de äldre HC-pumparna. Tillsammans med Sulzer har uppfordringshöjd beräknats för positioner utrustade med PTD -60 då uppgifter för denna saknades. Sulzer och Valmet har offererat ny utrustning för dessa positioner som jämförs mot uppmätta värden för att beräkna återbetalningstid. Inkomna offerter förutsätter frekvensomriktare och baseras på en önskad produktionsökning till 50 ADMt/h för blekeri 4 och 60 ADMt/h för blekeri 5. Detta är en ökning på 10 ADMt/h och blekeri. Erforderlig effekt för drifter i inkomna offerter och uppmätt effekt är ej angiven vid samma driftpunkt. De offererade pumparnas driftpunkt har därför räknats om för att motsvara driftpunkt vid tillfället för insamling av data. Detta för att enkelt kunna jämföra offerter mot nuläge. På blekeri 4 återfinns en MC-pump av modell MCA 42-200 med posnummer 441PU255. Vid denna position gjordes en djupare undersökning då nivåregleringen ej fungerar som tänkt. Nivåhållning sker via reglerventil och varvtalsreglering med frekvensomriktare. För att kunna köra driften har frekvensomriktaren manuellt ställts i ett fast varvtal och reglerventilen lagts i automatik. Ventilen styr därmed nivå i fallröret och har vid normal drift en öppningsgrad på 40-50 %. Vid genomgången upptäcktes att parametrar i styrsystem gällande de varvtal motorn skall arbeta vid inte korrigerats efter en ombyggnation. Detta har medfört att nivån inte gått att reglera i automatik utan att systemet börjat självsvänga. För att undersöka skillnad mellan varvtalsstyrning och strypreglering gjordes ett försök där varvtalet sänktes från 1520 rpm till 1100 rpm vilket resulterade i en effektminskning på 82 kW eller 342 081 kr per år jämfört med strypreglering; detta var vid en produktion av 36 ADMt/h. Försöket gjordes med något lägre produktion än önskvärt; på grund av detta kommer besparingen minska något vid högre produktion. Samtliga positioner uppvisar minskat energibehov med ny utrustning. Dock gör hög investeringskostnad och krav på kort återbetalningstid att endast några få positioner är lämpliga kandidater för ombyggnad i dagsläget. För MC-pumparna kan däremot majoriteten av besparingen uppnås genom att bygga om dagens strypreglering till varvtalsreglering. Detta sker till en betydligt lägre kostnad än vid uppgradering av pump. Arbetet visar att det finns stor potential att minska energikonsumtion vid blekning av pappersmassa, detta gäller speciellt för de befintliga MC-pumparna som är kraftigt överdimensionerade och regleras med strypventil. De gamla kemikaliemixrarna använder stora mängder energi för att mixa in ClO2, nya mixrar använder mindre än hälften av energin och ger överskådliga återbetalningstider