The effect of factory steam properties and washing parameters on the cleanliness of a refractometer prism in a black liquor process

摘要

Tuotekehityksessä termillä robusti suunnittelu viitataan suunnitteluperiaatteeseen, jolla suunnitellut tuotteet toimivat halutulla tavalla epävakaissakin olosuhteissa. Epävakautta voivat aiheuttaa esimerkiksi prosessin tai ympäristön olosuhteiden vaihtelu. Näiden vaikutuksien voimakkuus voidaan minimoida selvittämällä koejärjestelyn avulla tuotteen toimintaa ohjaaville parametreille arvot, joilla toiminta on vakainta. Tässä työssä luodaan edellä mainitun kaltainen koejärjestely, jolla tutkitaan refraktometrin prisman pesuparametrien vaikutusta refraktometrin mittatarkkuuteen mustalipeäprosessissa.Sellu- ja paperiteollisuudessa sivutuotteena syntyvä mustalipeä hyödynnetään tehtaan energiantuotannossa polttamalla se soodakattilassa. Polton kannalta kriittistä on mustalipeän kuiva-ainepitoisuus, joka ei saa laskea liian matalaksi. Tämän välttämiseksi kuiva-ainepitoisuutta mitataan jatkuvasti optisilla taitekerroinmittareilla, refraktometreilla. Refraktometri määrittää prosessinesteen ja refraktometrin prisman rajapinnassa kokonaisheijastuksen, minkä avulla kuiva-ainepitoisuus saadaan laskettua. Ongelmalliseksi mustalipeän taitekertoimen mittaamisen tekee sen voimakas taipumus liata pintoja. Toimiakseen luotettavasti tulee refraktometrin prisman olla puhdas. Tästä syystä refraktometrin yhteyteen on asennettu höyrysuutin, jonka prisman päälle jaksoittain ohjaaman höyrysuihkun on tarkoitus poistaa siihen kertynyt haitallinen lika.Tutkimukset suoritettiin UPM Kymmene Oyj:n tehtaan haihduttamolla Kuusankoskella.Tutkittavia pesuparametreja olivat pesupaine, pesun kesto ja pesutaajuus. Kullekin parametrille määriteltiin kaksi tasoa, korkea ja matala. Näistä kolmesta parametrista ja niiden kahdesta tasosta luotiin kaikki kahdeksan mahdollista kombinaatiota, ja parametrien vaikutusta prisman puhtaana pysymiseen tutkittiin käyttämällä näitä kombinaatioita prisman pesuun. Kerätylle datalle suoritettiin kovarianssianalyysi.Tulosten perusteella robustein toiminta saavutetaan matalalla paineella sekä lyhyellä ja tiheällä pesulla. Matalalla paineella lyhyen ja pitkän pesun välille syntyi pieni ero pitkän pesun hyväksi, mutta pitkän pesun puhtaanapitokyvyn vakauden merkittävä riippuvuus pesupaineesta johti sen hylkäämiseen. Jatkotutkimuksissa tulisi kiinnittää erityistä huomiota paineen ja pesun keston vaikutuksen taustoihin, sillä näillä on merkittävä vaikutus refraktometrin kärjen pesun aikaiseen lämpötilamuutokseen, minkä on todettu olevan merkittävä likaantumista edistävä tekijä.