FI90795B - Tuotantolaitos aines- tai tavaravirtojen käsittelemiseksi, erityisesti sellutehdas - Google Patents

Description

5 90795

Tuotantolaitos aines- tai tavaravirtojen käsittelemiseksi, erityisesti sellutehdas - Produktionsanläggning för material- eller goasflöden, speciellt en cellulosafabrik Tämän keksinnön kohteena on tuotantolaitos aines- tai tavaravirtojen tai muiden sellaisten käsittelemiseksi ja ohjaamiseksi, erityisesti sellutehdas, johon laitokseen kuuluu päävalvomo ja tuotanto-osastoja.

10

Varsinkin suuret tuotantolaitokset, kuten sellutehtaat, käsittävät tyypillisesti useita erillisiä rakennuksia, joihin kuhunkin on sijoitettu yksi tai useampia tuotanto-osastoja. Pääprosessi ja mahdollinen päävalvomo on yleisesti 15 sijoitettu siten, että ne muodostavat oman kokonaisuutensa eli päälinjan, jonka varrella, mahdollisesti päälinjan molemmilla puolilla, on tuotanto-osastoja, joissa apu-ja/tai osaprosessit tapahtuvat. Koska tuotanto-osastot muodostavat omat kokonaisuutensa, usein erillisiä rakennuk-20 siä, on niissä yleensä omat valvomonsa, vaikka tietoja osaprosesseista kulkisikin päävalvomoon. Vaikka rakennukset, joissa tuotanto-osastot sijaitsevat, olisikin sijoitettu mahdollisimman tarkoituksenmukaisesti prosessikokonai-suuden kannalta, on tuotanto-osastojen muodostama kokonai-25 suus pakostakin melko hajautettu ja prosessituotteiden siirtämiseksi vaadittavien putkistojen pituus melko suuri. Uusien tuotantolaitosten toteutuksen perustuessa nykyisen tekniikan tason mukaisiin asemakaava- ja ohjausmalleihin, muodostuvat rakennusajat pitkiksi ja rakennuskustannukset 30 korkeiksi.

Tunnettujen sellutehdasasemakaavojen sekä olemassa olevien että myös vielä suunnitteluvaiheessaan olevien yhteisenä piirteenä on, että ne noudattavat ns. tradiotionaalista 35 tapaa. Ne muutokset, mitä uusimpien sellutehtaiden asemakaavoissa on tapahtunut vanhempien sellutehtaiden asemakaavoihin verrattuna edustavat hyvin lievää kehittyneisyyttä ts. niissä on tapahtunut vain marginaalisia parannuksia, joita 2 on ollut pakko tehdä esim. ympäristölaeissa määriteltyjen lupaehtojen kiristyessä.

Erilaisissa jatkuvatoimisissa laitteissa puolestaan esim.

5 muotin täyttökohdan ja valmiin tuotteen muotista poistamisen kohdan on järkevää sijaita vierekkäin. Tällaisen tuotantolinjan sijoittaminen suoran linjan sijasta ympyrämäiseksi on lähinnä luonnollinen ratkaisu. Tällaisia ympyrän muotoon sijoitettuja laitteita edustavat esim. seuraavat patentti-10 julkaisut FI 76 953, DE 21 64 077, DE 24 44 773 ja US 3,456,308. Nämä julkaisut edustavat siis lähinnä laitteita, joiden, pakkotahtisuudesta tai vastaavista seikoista johtuen, on edullista sijaita ympyränkehän muotoisesti.

15 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tuotantolaitos, jonka tuotannon pysyvyys vuositasolla on olennaisesti parempi, jossa on olennaisesti pienennetty ympäristökuormituksia ilma- ja vesipäästöjen kokonaisvaltaisella kontrolloinnilla ja käsittelyllä, joka on ener-20 gjataloudellisempi, jonka kokonaisinvestoinnit ovat pienemmät, jonka kokonaispinta-ala on pienempi ja rakennusaika lyhyempi kuin nykyisin tunnetuissa tuotantolaitoksissa.

Keksinnön tarkoitus saavutetaan tuotantolaitoksella, jolle 25 on tunnusomaista se, että päävalvomo sijaitsee keskeisesti tai lähes keskeisesti tuotantolaitoksen tuotanto-osastoihin nähden, tuotanto-osastot sijaitsevat pääasiassa sektorimai-sesti päävalvomoon nähden, pääprosessi etenee pääasiallisesti ympyrän kehän suuntaisesti vierekkäisten tuotanto-osas-30 tojen välillä ja tuotanto-osastot ovat, pääasiallisesti, yhtenäisen katetun tilan sisällä.

Koska sellutehdas on tyypillinen tuotantolaitos, jossa on useita erillisiä tuotanto-osastoja ja jossa käsitellään, 35 siirretään ja ohjataan erilaisia neste-, massa- ja kaasuvir-toja, käytetään sitä jatkossa esimerkkinä nykyisistä ja keksinnön mukaisista tuotantolaitoksista, vaikka keksinnön il 90795 3 mukaista tuotantolaitosta voidaankin käyttää hyvinkin erilaisiin prosesseihin.

Keksinnön mukaista tuotantolaitosta voidaan pitää standar-5 diratkaisuna eri tuotantovolyymin omaaville sellutehtaille. Muuttamalla sellutehtaan dimensioita, saadaan tuotantovolyymistä halutun suuruinen; sellutehtaan perusmuodon ja -ratkaisujen pysyessä samana. Keksinnön mukainen sellutehdas koostuu stadardikomponenteista, jolloin raja-10 alueiden suunnittelu on nykyisiin ratkaisuihin nähden helpompaa. Suunnitteluun kuluva aika keksinnön mukaisissa eri tuotantovolyymin omaavissa sellutehtaissa on siis olennaisesti pienempi, kuin nykyisissä yksilöllisesti suunnitelluissa tehtaissa.

15 Käytettäessä perinteisen tekniikan mukaisia asemakaava- ja ohjausmalleja uusien sellutehtaiden toteutuksessa, muodostuvat rakennusajat pitkiksi ja rakennuskustannukset korkeiksi. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa sellutehtaan kokonais-20 pinta-ala pienenee huomattavasti, noin 3/5 :aan saman tuotantovolyymin omaaviin tehtaisiin verrattuna, joten sen maantieteellinen sijoittaminen sellutehtaan toiminnan ja ympäröivän yhteiskunnan kannalta optimipaikkaan on paljon helpompaa kuin nykyisellä tekniikan tasolla rakennettujen 25 tehtaiden. Tuotanto-osastojen sijoittuminen pääasiallisesti yhteen katettuun yksikköön monien erillisten rakennusten sijasta pienentää rakennuskustannuksia ja liikennejärjestelyistä johtuvia kustannuksia merkittävästi. Keksinnön mukaisen sellutehtaan rakennuskustannuksissa saatava säästö 30 on n.30-50% verrattuna nykyisiin ratkaisuihin.

Sellutehtaan tuotanto-osastot pyritään sijoittamaan siten, että neste-, massa- ja kaasusiirrot ovat mahdollisimman lyhyet, sillä täydellisessä nykyaikaisessa sulfaattisel-35 lutehtaassa on kaikkiaan yli 300 erilaista pumppausta. Pumppujen ja puhaltimien käyttämä teho on n. 2/3 tuotantolaitoksen koko tehonkulutuksesta. On siis selvää, että sähköenergian säästössä kohdistuu huomio pumppauksiin.

4

Toisaalta, prosessiin tehtävien säätöjen aiheuttamat viiveet pienenevät myös putkistojen lyhenemisen myötä. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa pumppausten ja samalla prosessin säädöistä aiheutuvien viiveiden optimointi on suoritettu 5 sijoittamalla tuotanto-osastot sektorimaisesti päävalvomoon nähden ja pääprosessi etenemään pääasiallisesti vierekkäisten sektorien välillä ympyrän kehän suuntaisesti. Näin ollen putkistojen ja kaapelointien tarve on huomattavasti pienempi, kuin nykyisissä ratkaisuissa. Mahdollisia putkis-10 ton vuotopaikkoja on vastaavasti vähemmän koska putkistojen kokonaispituus on nykyisiä ratkaisuja oleellisesti pienempi. Putkistojen ja kaapelointien osalta saavutetaan keksinnön mukaisessa tuotantolaitoksessa n.40-60% säästöt nykyisiin ratkaisuihin verrattuina.

15 Käytettäessä perinteisen tekniikan mukaisia asemakaava- ja ohjausmalleja uusien sellutehtaiden tuotannon ohjauksessa, muodostuu selluntuotannon pysyvyyskäyrä heikoksi. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa sellutehtaan tuotannon pysyvyyskäyrä 20 paranee vuositasolla olennaisesti uuden asemakaavan mahdollistaman prosessien paremman hallittavuuden ansiosta.

Keskitetty päävalvomo näköyhteyksineen prosessiin, putkistojen ja kaapelointien merkittävä lyheneminen ja koko 25 sellutehtaan kattaminen helpottavat ja vähentävät myös huoltotoimenpiteitä huomattavasti. Huoltaminen on myös turvallisempaa ja miellyttävämpää suorittaa katetussa tilassa. Esimerkiksi tuotanto-osastojen välisten alueiden talvinen puhtaanapito helpottuu katetun kokonaisuuden 30 myötä oleellisesti, sillä poistuuhan keksinnön mukaisessa ratkaisussa koko lumenluontiongelma. Keskitettyjen ratkaisujen myötä nopeutuu huollon saanti merkittävästi n. 40-50% . Edellämainituista syistä johtuen voidaan käyttömie-hitystä pienentää n. 20-50% .

Nykyiset sellutehtaat käyttävät tuotannossaan vettä runsaasti eli noin 40-130 m^ / sellutonni. Nykyisten sellutehtait-ten asemakaava ja veden kiertokulku prosessissa on sei- 35 90795 5 lainen, että vettä kuluu turhaan. Esimerkiksi laajojen tuotanto-osastojen ja tehdasrakennusten välisten moniheh-taaristen päällystettyjen alueiden huuhteluun käytetään erittäin suuria vesimääriä. Huuhteluvesien mukana kemi-5 kaali/massasuspensiot joutuvat osittain tai kokonaan puhdistamattomina ympäristöön.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa optimoitu asemakaava ja prosessinesteiden järkeistetty uudelleenkäyttö, eli täysin 10 katettu prosessi ja tuotannossa syntyvien kaikenlaisten prosessinesteiden keskitetty kontrollointi ja käsittely, mahdollistavat vedenkulutuksen pienentämisen tasolle 15-20 m^/ sellutonni.

15 Keksinnön mukaisessa ratkaisussa on koko katettu alue keskitetyn ilmankäsittelyjärjestelmän piirissä. Tuotanto-osastojen välille voidaan tarpeen mukaan rakentaa väliseiniä, jos esim. melu tai tietyissä prosessin vaiheissa mahdolliset haitalliset päästöt niitä vaativat. Tällöin 20 voidaan eristetyn alueen ilmaa kontrolloida ja käsitellä tehokkaammin kuin muiden puhtaampien tilojen ilmaa. Puhtaampien tilojen poistoilmaa voidaan osittain hyödyntää kier-toilmana.

25 Eri prosesseissa syntyvien polttokelpoisten kaasujen ja muiden prosesseissa mahdollisesti syntyvien kaasumaisten päästöjen kontrollointi, suodatus ja lämmön talteenotto tapahtuu keksinnön mukaisessa ratkaisussa keskitetysti. Tällöin on olemassa nykyistä paremmat mahdollisuudet 30 pienentää tai poistaa sellutehtaan hajuhaitat osittain tai kokonaan.

Sellutehtaan kaikki jätevedet, myös lattiapintojen huuhteluvedet, kontrolloidaan ja käsitellään keskitetysti.

35 Prosessissa syntyvät kiinteät jätteet käsitellään myös keskitetysti.

6

Kuten aikaisemmin on jo mainittu alentaa uusi asemakaava tehtaan investointikustannuksia huomattavasti, jolloin rahaa jää ympäristöinvestointeihin kilpailukyvyn kärsimättä. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa alenee myös tehtaan 5 energian käyttö tuntuvasti, jolloin omaenergialla voidaan tehdä hyvinkin radikaaleja ympäristönsuojelullisia ratkaisuja. Esim. dioksiinien pääsy jätevesiin voitaisiin estää haihduttamalla. Edellämainittujen vesi- ja ilmapäästöjen keskitetyn kontrolloinnin ja käsittelyn, sekä veden-10 kulutuksen pienenemisen johdosta pienenevät myrkkypäästöt tuoteyksikköä kohden merkittävästi.

Kaikenkaikkiaan pienenee energian kulutus keksinnön mukaisessa sellutehtaassa n. 10-30% nykyisiin ratkaisuihin 15 verrattuna.

Täysvalkaistua markkinasellua valmistava tehdas muodostuu noin kahdestakymmenestä eri periaatteella toimivasta osastosta. Kemiallisesti ja fysikaalisesti erilaisten 20 osastojen tulisi olla tehokkaassa yhteistyössä keskenään.

Nykyisissä sellutehtaissa osastot sijaitsevat erillisissä rakennuksissa kaukana toisistaan. Seurauksena on, ettei osaprosesseissa tapahtuvia vaihteluja pystytä tehokkaasti hallitsemaan. Äkilliset ja kontrolloimattomat vaihtelut 25 lisäävät siten haitallisten päästöjen määrää. Keskitetyn kontrolloinnin, huoltotoimenpiteiden nopeuden, prosessiput-kistojen lyhyydestä johtuvien prosessia korjaavien säätöjen nopeuden ja keskitettyjen päästöjen käsittelyjärjestelmien ansiosta voidaan edellämainituja vaihteluita hallita 30 huomattavasti tehokkaammin kuin nykyisissä ratkaisuissa.

Koska keksinnön mukaisessa ratkaisussa päävalvomo on sijoitettu keskeisesti tai lähes keskeisesti tuotanto-osastoihin nähden ja tuotanto-osastot puolestaan pääasiassa 35 sektorimaisesti päävalvomoon nähden, on päävalvomosta mahdollista seurata tuotanto-osastojen toimintoja paitsi valvomoon tulevan mittaus ym. informaation avulla myös suoran näköyhteyden avulla. Päävalvomosta käsin tapahtuu 90795 7 myös em. informaatioon perustuva koko sellutehtaan toimintojen keskitetty kontrollointi.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa on tulevan ja lähtevän 5 tavaran käsittely keskitetty erityiselle kuljetusalueelle, jota voidaan valvoa päävalvomosta käsin. Keskitetyn tava-roidenkäsittelyjärjestelmän muodostavat tuotantolaitokseen tulevat liikenneväylät, päävalvomo, sekä nosturijärjestelmä. Tulevan tavaran purku tapahtuu katetun alueen 10 sisällä. Tehtaan sisällä tapahtuviin tavaroiden siirtoihin voidaan käyttää myös kuljetusalueelle keskeisesti sijoitettua nosturijärjestelmää, jolla tavaroita voidaan helposti purkaa esim. rautatievaunuista tai muista ajoneuvoista ja siirtää tuotanto-osastoille tai siirtää tavaroita esim.

15 tuotanto-osastolta toiselle.

Sellutehtaan tuotanto-osastosektorit voivat muodostaa joko täyden ympyrän tai monikulmion kaltaisen kokonaisuuden tai vain osan siitä. Esimerkiksi, jos sellutehtaan yhteyteen 20 on integroitu paperitehdas, voidaan se liittää sellutehtaaseen edullisesti myös siten, että sellutehtaan pohjapinta muodostaa vain osan ympyrän kehästä ja paperitehdas liittyy sellutehtaaseen tämän puuttuvan ympyrän kehän kohdalta, paikasta, josta sellun kuivausosasto alkaisi.

25

Esillä olevaa keksintöä selitetään oheisten, esimerkin mukaista sellutehdasta kuvaavien piirustusten avulla, jolloin kuvio 1 esittää erään vaihtoehdon sellutehtaan tuotanto-30 osastojen, päävalvomon ja liikennejärjestelyjen sijoit tumisesta keksinnön mukaisella tavalla.

kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista sellutehdasta ulkoapäin, aksonometrisesti esitettynä.

35 Kuviossa 1 on esitetty eräs keksinnön mukainen tuotantolaitos, sovellettuna sellun valmistamiseen. Selluteh taaseen kuuluu lähes ympyrämäinen ulkoseinä 1, keskeisesti sijoitettu päävalvomo 2, sekä normaaliin sellutehtaaseen 8 kuuluvat tuotanto-osastot, joista keskeisimmät on esitetty tässä kuviossa seuraavin numeroin ja selityksin: kemikaalien valmistus- ja käsittelyosasto 3, vedenkäsittelyosasto 4, päälipeävarastot 5, meesauuni 6, massankeitto-osasto 7, 5 haihduttamo 8, soodakattila 9, turbiinihuone 10, syöttöha-keosasto 11, jätevedenkäsittelyosasto 12, valkaisuosasto 13, valkaistun sellun sakeamassavarastot 14, kuivatusosasto 15, sekä paalivarasto 16. Lisäksi kuviossa 1 on esitetty nosturi järjestelmä 17, jonka avulla voidaan tavaroita 10 helposti siirtää kuljetusvälineistä halutuille tuotanto-osastoille tai päinvastoin tai siirtää tavaroita eri tuotanto-osastojen välillä, sekä liikenneväylät 18, esim. juna- ja/tai ajoneuvoliikennettä varten.

15 Kuviossa 2 on esitetty kuvion 1 sellutehdas ulkoapäin aksonometrisesti ja siinä on: paalivarasto 16, liikenneväylät 18, sellutehtaan katto 19, ulkoseinä 20, massankeitto-osasto ja soodakattila 21, sekä ilmastointipiippu 22.

20 Keksinnön mukaisen tuotantolaitoksen soveltaminen esimerkiksi sellutehtaaksi mahdollistaa täysin uudentyyppisen ympäristöystävällisen sulfaattisellun valmistuksen. Hyvin ilmastoitu työympäristö mahdollisine virkistysalueineen parantaa myös työntekijöiden työtehoa ja viihtyvyyttä.

25

Kuten jo aiemmin mainittin, on sellutehdas vain yksi esimerkki keksinnön mukaisista tuotantolaitoksista. Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan soveltaa hyvinkin erilaisten prosessien vaatimiin tuotantolaitoksiin seuraavien 30 patenttivaatimusten mukaisesti.

n

Claims (10)

90795 9

1. Tuotantolaitos aines- tai tavaravirtojen tai 5 muiden sellaisten käsittelemiseksi ja ohjaamiseksi, erityisesti sellutehdas, johon laitokseen kuuluu päävalvomo ja sellunvalmistamisen kannalta oleelliset tuotanto-osastot, tunnettu siitä, että - päävalvomo sijaitsee keskeisesti tai lähes keskeisesti 10 tuotantolaitoksen tuotanto-osastoihin nähden, - tuotanto-osastot sijaitsevat pääasiassa sektorimaisesti päävalvomoon nähden, - pääprosessi etenee pääasiallisesti ympyrän kehän suuntaisesti vierekkäisten tuotanto-osastojen välillä, 15. tuotanto-osastot ovat, pääasiallisesti, yhtenäisen katetun tilan sisällä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuotantolaitos, tunnettu siitä, että peräkkäiset osaprosessit suoritetaan 20 pääasiassa vierekkäin sijaitsevissa tuotanto-osastoissa, joista keskeisimmät ovat:kemikaalien valmistus- ja käyttöosasto (3), vedenkäsittelyosasto (4), päälipeävarastot (5), meesauuni (6), massankeitto-osasto (7), haihduttamo (8), soodakattila (9), turbiinihuone (10), syöttöhake-25 osasto (11), jätevedenkäsittelyosasto (12), valkaisuosasto (13), valkaistun sellun sakeamassavarastot (14), kuiva-tusosasto (15), paalivarasto (16), sekä näiden osastojen keskellä päävalvomo (2), sekä päävalvomon molemmille puolille sijoittuvat: liikenneväylät (18), sekä nosturijär-30 jestelmä (17).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tuotantolaitos, tunnettu siitä, että tuotantolaitoksessa on keskitetty jätteidenkäsittelyjärjestelmä. 35

4. Jonkin edellämainitun patenttivaatimuksen mukainen tuotantolaitos, tunnettu siitä, että tuotantolai- 10 toksessa on keskitetty tuotannossa syntyvien prosessines-teiden kontrollointi- ja käsittelyjärjestelmä.

5. Jonkin edellämainitun patenttivaatimuksen 5 mukainen tuotantolaitos, tunnettu siitä, että tuotantolaitoksessa on keskitetty vesistöön johdettavien päästöjen kontrollointi-ja käsittelyjärjestelmä.

6. Jonkin edellämainitun patenttivaatimuksen 10 mukainen tuotantolaitos, tunnettu siitä, että tuotantolaitoksessa on keskitetty · ilmaan johdettavien päästöjen kontrollointi-ja käsittelyjärjestelmä.

7. Jonkin edellämainitun patenttivaatimuksen 15 mukainen tuotantolaitos, tunnettu siitä, että tuotan tolaitoksessa on keskitetty ilmankäsittelyjärjestelmä.

8. Jonkin edellämainitun patenttivaatimuksen mukainen tuotantolaitos, tunnettu siitä, että tehdasosas- 20 tojen sektorit muodostavat ympyrän tai osan siitä.

9. Jonkin edellämainitun patenttivaatimuksen mukainen tuotantolaitos, tunnettu siitä, että yksi tai useampi tuotanto-osasto on erotettu toisistaan välisei- 25 nillä.

10. Jonkin edellämainitun patenttivaatimuksen mukainen tuotantolaitos, tunnettu siitä, että tuotan tolaitoksessa on keskitetty tulevan ja lähtevän tavaran 30 käsittelyjärjestelmä. Il 11 90795