Möjligheter till minimering av trycksvängningar i ångnätet vid BillerudKorsnäs bruk i Karlsborg

Sammanfattning: Massa- och pappersindustrin är stora energiförbrukare och står för 6 % av världens totala industriella energiförbrukning. I Sverige ligger andelen än högre, 50 % av den svenska industrins energiförbrukningen används av massa- och pappersindustrin. Anledningen till denna stora energiförbrukning är att det krävs stora mängder värme vid framställning av massan samt vid torkningsprocesser för papperstillverkning. Värmebehovet möts genom att producera ånga. Den höga energiförbrukningen gör att arbetet gällande energieffektiviseringar ständigt är pågående, både med hjälp av ny teknik och optimering av befintlig teknik.BillerudKorsnäs Karlsborg är ett massa- och pappersbruk med idag 400 anställda och en produktionskapacitet på 350 000 ton/år. Bruket har utmaningar med trycksvängningar som uppstår i ångnätet, vilket till stor del orsakas av Karlsborgs typ av kokprocess som består av åtta batchkokare. Batch innebär att ångförbrukningen i kokeriet inte är konstant utan är beroende av kokcykeln för samtliga kokare. Syftet med arbetet var att få en bättre förståelse för de svängningar som uppstår i ångnätet genom att kartlägga uttagningsmönster för de olika ångförbrukarna, samt identifiera möjligheter till minimering av svängningar i ångnätet. Ångnätet är den del av ångsystemet som kopplar samman ångproduktion med ångförbrukarna. Olika trycknivåer hålls i nätet beroende på vilka behov ångförbrukarna har, högtrycksånga från pannorna tryckreduceras via en mottrycksturbin eller via direktreducörer.Kartläggningen visar på tydliga samband mellan de kraftiga flödesvariationerna av ånga till kokeriet och trycksvängningar i ångnätet. Det totala ångbehovet i kokeriet är större under kallare perioder, dock sker stora flödesvariationer under alla förhållanden vilket medför att en viss typ av svängningar finns under hela året. Dessa svängningar har en amplitud på cirka två bar och uppstår vid ``normal drift´´ av fabriken, vilket innebär att de inte går att koppla till någon driftstörning i vare sig ångproduktionen eller ångförbrukningen. Även större trycksvängningar sker till följd av driftstörningar i massaproduktionen, dessa uppkommer dock mer sällan.Efter analys har det kunnat konstaterats att det finns problem med koden till friblåsningsventilerna i ångnätsreglersystemet. Detta skapar i sin tur problem med så kallad windup, när ventilerna är i respektive ändläge, vilket gör att friblåsningsventilerna hålls öppet onödigt lång tid. Ofta handlar det om en dryg minut med onödig friblåsning. Eftersom reglersystemets regulatorer jobbar efter prioritetsomringningar fördröjs även stängningen av ånga till ackumulatorn. HT-regulatorn använder därför alla ställdon för att sänka trycket onödigt lång tid varje gång friblåsningsventilerna hamnar i ändläge. När detta sammanfaller med en ångflödesökning till kokeriet sker de hastiga tryckfallen på cirka fyra bar som troligen skapar problem med överbringar från ångdomerna för respektive panna. Utifrån att detta problem har identifierats har underlag för att åtgärda detta problem tagits fram med hjälp av företaget Optimation. Att åtgärda dessa problem skulle skapa ett stabilare tryck i ångnätet och minska de svängningar som uppstår vid ``normal drift´´, dock kommer fortfarande svängningar till viss del att förekomma till följd av de stora flödesvariatonerna av ånga till kokeriet.