Tillämpning av vatten-pinchanalys vid papperstillverkning : Framtagning av Excel-modell och rekommendationer för reducering av vattenanvändningen

Sammanfattning: Vatten är en viktig resurs inom processindustrin. Dess användning sträcker sig över olika processområden där exempelvis utspädning av kemikalier och rengöring förekommer. Införande av strängare utsläppskrav, ökade kostnader för vattenrening och begränsning av vattentillgång leder till att effektivisering av vattenanvändning inom vattenkrävande processer ses som ett viktigt arbete. Papperstillverkning är en vattenkrävande process och ständiga förbättringar med avseende på färskvatten intag och avloppsgenerering är önskvärda att genomföra. För att kunna uppskatta förbättringsmöjligheten i en process kan en vatten-pinchanalys tillämpas. I vatten- pinchanalys ingår framtagning av processinformation, framtagning av målvärden och nätverksdesign som nyckelsteg. Vid framtagning av processinformation kartläggs sänkor, dvs enhetsoperationer som kräver vatten av en viss kvalitet, och källor som är enhetsoperationer som genererar vatten i systemet. Målvärden utgörs av det minimala intaget av färskvatten och avloppsgenerering. Syftet med arbetet är att undersöka hur vatten-pinchanalys kan tillämpas i papperstillverkningsprocessen. I detta arbete har vatten-pinchanalys tillämpats på två fallstudier som behandlar papperstillverkningen. Målet med arbetet är att ta fram en validerad Excel-modell med inbyggd målframtagningsmetod och använda modellen vid genomförandet av vatten-pinchanalys vid papperstillverkning. Målet är även att kunna ge rekommendation på hur framtagning av processinformation ska genomföras i papperstillverkningsprocessen utifrån en känslighetsanalys. Arbetet resulterade i att vattenkaskadanalys användes som metod för målframtagning och byggdes in som en Excel-modell. Vidare användes närmastegrannen metoden för design av vattennätverk där maximering av vattenåteranvändning sker. Den skapade Excel-modellen som togs fram validerades mot publikationer som tillämpat vattenkaskadanalys. Som resultat erhölls en skillnad på mindre än 1 % mellan Excel-modell och publikationer där vattenkaskadanalys tillämpats. Detta leder till att Excel-modellen bidrar till en automatiserad framtagning av målvärden från papperstillverkningsprocessen. Användning av vattenkaskadanalys och närmastegrannen metoden för vatten- pinchanalys på fallstudiernas data leder till att besparingar i form av färskvatten och avloppsgenerering kan tas fram i papperstillverkningsprocessen. För den första fallstudien skulle intaget av färskvatten till mäldflödessystemet kunna uteslutas helt genom att återanvända befintliga procesströmmar och för den andra fallstudien kan ytterligare användningen av procesströmmen från flotationstanken i det befintliga systemet leda till en minskning av färskvatten intag i formningssektion. Generellt blir press-och formningssektion viktiga för återanvändning av vatten. Framtagning av processinformation utgör grunden i vatten-pinchanalys och för att kunna ta fram det minimala färskvatten intaget till processen som analyseras anses identifierade sänkor i systemet ha en stor betydelse utifrån känslighetsanalysen som genomfördes. Sänkor ska kartläggas så dessa har den högsta tillåtna koncentrationen. Det är även av stor vikt att informationsframtagning om enhetsprocesser med höga massflöden exempelvis formningssektionen genomförs noggrant då även dessa har en stor påverkan på färskvatten intag och avloppsgenereringen.