Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Värmeväxling med torkluft från Valmets pilotmaskin TM1: Återvinning av spillvärme vid torkning av mjukpapper
Karlstad University, Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013), Department of Engineering and Chemical Sciences.
2014 (Swedish)Independent thesis Basic level (university diploma), 15 credits / 22,5 HE creditsStudent thesisAlternative title
Heat exchange using exhaust air from Valmet's pilot tissue machine TM1 : Recovering waste heat from tissue drying process (English)
Abstract [sv]

Idag ställs stora krav på företag att vara miljömedvetna och resurseffektiva i sin verksamhet. Vid mjukpapperstillverkning används stora energimängder och inom industrin har det under många år funnits en strävan att energieffektivisera processer och att tillvarata spillenergi, bland annat genom värmeåtervinning. Valmet Tissue Technology Center i Karlstad har idag en pilotmaskinen utan värmeåtervinningssystem. Den här undersökningen gjordes i syfte att ta reda på hur stor återvinningspotentialen är för värmeväxling i pilotmaskinens torkpartier, bestående av Yankeekåpan och TAD-cylindrarna. Tre maskinkoncept undersöktes: DCT®, NTT™ och TAD. Entalpi och effekt i utgående torkluft bestämdes utifrån dess massflöde, temperatur och fukthalt för respektive koncept och torkparti. För att beräkna återvinningspotential i luftflödena undersöktes effektbehov för avsättningsalternativ bestående av förvärmning av förbränningsluft och make-up air, uppvärmning av radiatorvatten samt ånggenerering med Waste Heat Steam Generator. Effekt- och energimässig återvinningspotential beräknades dels teoretiskt och dels reellt med simuleringsprogram för befintliga produkter. Ekonomisk besparing från minskad energianvändning samt investeringskostnad för respektive avsättningsalternativ och torkparti beräknades. Paybacktid användes som mått på ekonomisk lönsamhet. Utöver ovanstående undersöktes om det finns ett samband mellan aktivitet på pilotmaskinen och effekttopparna för fjärrvärmeanvändning i den aktuella byggnaden.

Störst entalpi har utgående torkluftsflöden från Yankeekåpan vid DCT-körning följt av NTT-körning. Den största effektmässiga återvinningspotentialen för luftförvärmning finns i TAD-cylinder 1 men betydande tryckfall uppstår i värmeväxlaren på grund av stora luftflöden. Waste Heat Steam Generator kan inte användas ihop med pilotmaskinen på grund av för låg entalpi och effekt i utgående torkluft.

Generellt är den reella återvinningspotentialen vid luftförvärmning mindre än den teoretiskt beräknade. Totalt innebär värmeväxling från Yankeekåpan den största årliga energibesparingen vid luftförvärmning. Reell energibesparing vid luftförvärmning i Yankeekåpan är 55 MWh per år vilket motsvarar 4 300 kg gasol. För uppvärmning av radiatorvatten finns den största effekt- och energimässiga återvinningspotentialen vid värmeväxling i Yankeekåpan under DCT-körning följt av NTT-körning. TAD-körning innebär en mindre återvinningspotential vid värmeväxling både i Yankeekåpan och TAD-cylindrarna. Totalt innebär värmeväxling från Yankeekåpan den största årliga energibesparingen vid uppvärmning av radiatorvatten. Reell energibesparing vid uppvärmning av radiatorvatten med torkluft från Yankeekåpan är 153 MWh fjärrvärme per år.

Årlig kostnadsbesparing vid luftförvärmning är 43 000 SEK och vid uppvärmning av radiatorvatten 63 400 SEK. Paybacktid för investering i luftförvärmning är 2,6 år och för uppvärmning av radiatorvatten 4,4 år.

Ett samband mellan att pilotmaskinen körs och hög fjärrvärmeförbrukning finns, dock är det rutinförändringar kring lokalventilering under körning som främst kan bidra till att sänka de högsta effekttopparna.

Abstract [en]

There are great demands on industrial companies today to be environmentally responsible and resource-efficient. Within the paper and tissue industry a lot of energy is being used in the processes and since many years there’s been a development towards a more efficient energy use, for example by recovery of waste heat. Valmet Tissue Technology Center in Karlstad, Sweden, has a pilot tissue machine without a waste heat recovery system. This thesis was carried out to investigate the waste heat recovery potential of the pilot machine’s drying sections, being the Yankee hood and TAD cylinders. Three different concepts of the machine were studied: DCT®, NTT™ and TAD. The enthalpy and heat flows of the exhaust air from the drying sections were calculated by the air’s mass flow, temperature and humidity. To calculate the heat recovery potential the heat demand for pre-heating combustion and make-up air, heating radiator water and generating steam by using a Waste Heat Steam Generator was investigated. The heat recovery potential was calculated theoretically but also simulated using programs for real heat exchangers. Economic savings from reduced energy use and investment costs was used to calculate the payback time for each investment alternative. As a separate task the maximum district heating loads in the facility of the pilot machine was cross checked with the pilot machine activity, to clarify any relationship between them.

The largest enthalpy was found to be in the exhaust air from the Yankee hood when running the DCT concept followed by the NTT concept. However, the largest heat flow is in the exhaust air from the first TAD cylinder. The air from the first TAD cylinder meant the largest heat recovery potential but caused big pressure drops in the heat exchanger. The Waste Heat Steam Generator cannot be used together with the pilot machine due to too low enthalpy and heat flow in the exhaust air from the drying sections.

In general the real heat recovery potential when pre-heating combustion and make-up air is smaller than the theoretical potential. In total, heat exchange using exhaust air from the Yankee hood means the largest energy saving when pre-heating air. The real energy saving when pre-heating air using outgoing air from the Yankee hood is 55 MWh per year, meaning 4 300 kg of propane. The largest potential for heating radiator water occurs when using exhaust air from the Yankee hood when running the DCT concept followed by the NTT concept. The TAD concept means smaller heat recovery potential regardless of air from the Yankee hood or TAD cylinders is being used. In total, heat exchange using outgoing air from the Yankee hood means the largest yearly energy saving when heating radiator water, the real energy saving in district heating being 153 MWh per year.

The economic saving when pre-heating air is 43 000 SEK per year and when heating radiator water 63 400 SEK per year. The payback time when investing in pre-heating air is 2,6 years and when heating radiator water 4,4 years.

A relationship between running the pilot machine and big loads of district heating use can be seen. However, changing the routines of ventilation in the machine hall during trial days would probably be the easiest way to reduce the maximum loads.

Place, publisher, year, edition, pages
2014. , 42 p.
Keyword [en]
heat exchange, drying, tissue, heat recovery, waste heat
Keyword [sv]
värmeväxling, torkning, mjukpapper, värmeåtervinning, spillvärme
National Category
Energy Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-32910OAI: oai:DiVA.org:kau-32910DiVA: diva2:729049
External cooperation
Valmet
Educational program
Bachelor of Science in Enviromental and Energy Engineering, 180 hp
Presentation
2014-06-03, 9C 204 Rejmer, Karlstads universitet, Karlstad, 09:50 (Swedish)
Supervisors
Examiners
Available from: 2014-07-04 Created: 2014-06-25 Last updated: 2014-07-04Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3678 kB)109 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3678 kBChecksum SHA-512
c4bc3133d6d95420b6274eda0b8fa0acdaf9d96bfb5b323007e20eadddbcb58acad89975aed47516e42c0527d4f58c5d20a91f178d8d1146a9613c6b5b1ce697
Type fulltextMimetype application/pdf
Arkivfil(3241 kB)198 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 3241 kBChecksum SHA-512
394350da7a9b4472bdab4f3da325a20d63cf9db058e35f8e322669372eeafef1d393a857f0fc357434ee0d818eee010632a58fbeecd8273443c71e422f0e59ba
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Engineering and Chemical Sciences
Energy Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 307 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 328 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf