Blogit 2024
1.7.2024 8.00
Lämpö talteen pursotuslaitoksen jäähdytysvesistä
Vierailin hiljattain Purso Oy:n tehtaalla Nokian Siurossa seuraamassa lämmön talteenottoon liittyviä mittauksia. Vierailu oli osa Sähköistämällä energiatehokkuutta teollisuudessa -yhteishanketta, jonka tarkoituksena on parantaa mukana olevien yritysten energiatehokkuutta tutkimalla erilaisten sähköistämisratkaisujen mahdollisuuksia. Mukana hankkeessa on myös Purso, joka hyödyntää hankkeessa tarjottavaa asiantuntijaselvitystyötä oman sähköistämiskohteensa analysointiin.
Alumiini on monipuolinen ja kestävä materiaali. Sen hyödyntämisessä Purso on alansa huippuosaaja. Yritys perustettiin yli 60 vuotta sitten. Vuosien myötä se on kasvanut merkittäväksi toimijaksi alumiiniratkaisujen suunnittelussa ja valmistuksessa tarjoten monipuolisia alumiiniratkaisuja teollisuuteen, rakennusten julkisivuihin sekä valaistukseen. Nykyisin Purso työllistää lähes 300 ammattilaista.
Ennen vierailua suoritin Purson alihankkijoille suunnatun turvallisuusperehdytyskoulutuksen. Teollisuuden toimijoilla on tarkat turvallisuusvaatimukset ja toimintatavat. Koppasin varmuuden vuoksi omat turvakengät ja muut turvavarusteet reppuun ja hyppäsin Kokkolan asemalla junaan kohti Tamperetta, josta jatkaisin hyvillä bussiyhteyksillä tehtaalle.
Saavuin Purson vierailijakeskukseen puolilta päivin hieman ennen vierailun alkua ja ehdin ihailla siellä hetken erilaisia näytteille nostettuja alumiinituotteita, joita tehtaalla valmistetaan. Oli putkia, lattoja, kulmia, tankoja, sylintereitä, valaisimia, ikkunakarmeja ja paljon muuta mielenkiintoista. Hetken päästä saapuivat myös teollisuus- ja talotekniikan suunnittelija Anna-Maria Kolhinen A-insinööreiltä ja vierailun isäntänä toimiva prosessi-insinööri Olli Hirvonen Pursolta.
A-Insinöörit on suomalainen rakennetun ympäristön suunnittelu- ja konsulttitalo, joka on valittu yhteishankkeen konsultiksi toteuttamaan mukana olevien teollisuusyritysten sähköistämisselvityksiä. Pienen tuumauksen jälkeen lähdimme katsomaan Purson ensimmäistä mittauskohdetta pursotuslaitokselle, jossa sijaitsivat alumiinin pursotusprosessiin liittyvät jäähdytysjärjestelmät. Jo ennen vierailua pursotuslaitoksella oli suoritettu mittauksia ja näitä mittauksia minulle esiteltiin tehdasvierailulla.
Selvityksen kohteena oli prosessijäähdytys, josta tutkittiin, olisiko siitä saatavissa lämpöä talteen, kuinka paljon ja mihin lämpöä voitaisiin hyödyntää. Pursotusprosessiin liittyviä hydrauliikkakoneikkoja, uuneja ja muita laitteita jäähdytetään kaivovedellä ja tällä hetkellä lämmennyt jäähdytysvesi poistui jäähdytysprosessin avoimesta kierrosta hyödyntämättömänä suoraan viemäriin. Alustavana ajatuksena olisi toteuttaa lämmön talteenottoa lämpöpumppujen avulla, mikäli se katsottaisiin taloudellisesti kannattavaksi.
Pursotuslaitoksen jäähdyttämöllä kuulosuojaimet tulivat tarpeeseen, sillä siellä laitteet pitivät kovaa ääntä. Anna-Maria näytti jäähdytysprosessin kohdat, joissa virtaus- ja lämpötilamittauksia oli tehty.
Koneikkojen jäähdytyslinjoissa oli pari suurta jäähdytysvesiallasta, joiden vesi kiertää jäähdytettävien laitteiden lämmönsiirtimillä. Säiliöiden lämpötilaa pidetään vakiona kaivovedellä. Induktiouunilla, jolla tasataan alumiinipötkylöiden lämpötila-alueet kaasulämmityksen jälkeen, oli oma jäähdytyslinja lämmönsiirtimineen. Näiden säiliöiden ja lämmönsiirtimen tulo ja poistopuolilta mitattiin lämpötilat pintalämpötilamittareilla sekä virtaamat ultraäänivirtausmittareilla. Näillä mittauksilla saatiin alustavasti laskettua, että jäähdytysvedestä voisi saada irti parhaimmillaan parisen sataa kilowattia lämpötehoa.
Monesti teollisuusprosessien lämmöntalteenottoa tutkittaessa on hankalaa löytää sopiva lämpönielu, johon talteen otettua lämpöä voitaisiin syöttää jatkuvasti ja kannattavasti. Purson tapauksessa tällainen potentiaalinen lämpönielu oli myöhemmässä prosessivaiheessa.
Tietyissä osissa Purson anodisointiprosessia lämpötilan tarve on jatkuvasti noin 90 °C. Tarvittava lämpö tuotetaan uusiutuvilla polttoaineilla toimivalla lämpövoimalalla, jonka ajaminen matalilla kuormituksilla on haastavaa, eikä välttämättä niin tehokasta kuin optimaalisen hyötysuhteen kuormituksella korkeammilla tehontarpeilla. Pursotusprosessin jäähdytyksestä poistettavalla lämmöllä toivottiin osittain pystyvän korvaamaan lämpövoimalan biokattilalla tuotettavaa lämpöä varsinkin kesäaikaan.
Anodisointilaitoksen lämmityksen lämmönsiirtimelle saavuttuamme Anna-Maria ryhtyi heti toimeen. Hän selvitti nopeasti, kuinka järjestelmä toimii ja määritti sopivat kohdat virtaus- ja lämpötilamittareille lämmitysveden tulo- ja paluupuolilta. Samalla kun Anna-Maria asenteli mittareita, hän kertoi, mitä perusasioita mittauksissa pitäisi huomioida, esimerkiksi sopivien antureiden valinta mittauskohteeseen ja oikeat mittauskohdat.
Mittausdataa olisi myös hyvä saada riittävän pitkältä ajalta, jotta niiden perusteella saataisiin luotettavasti arvioitua prosessin todellinen toiminta. Yhteishankkeen tehdasmittauksissa saadaan dataa verrattain lyhyeltä aikajaksolta, mutta niiden perusteella pystyy jo tekemään alustavia johtopäätöksiä, esimerkiksi tässä tapauksessa kohteen hukkalämmön hyödyntämisestä.
Mittalaitteiden asennuksen ohessa keskustelimme Ollin kanssa Purson toiminnasta, energiatehokkuustyöstä ja selvityskohteesta. Kävi myös ilmi, että lämmöntalteenoton toteutuessa saataisiin todennäköisesti oheishyötyinä vähemmän kunnossapitotöitä ja puhdistustarvetta, jos nykyinen avoin jäähdytyskierto vaihtuisi suljetuksi kierroksi. Myös ongelmat hakekattilan ajamisesta pienillä kuormilla saataisiin poistettua.
Kuitenkin lämmöntalteenoton toteutusta hankaloitti varsin pitkä etäisyys lämmönlähteen ja lämpönielun välillä. Myös tehtaan korkea lämmitysverkoston mitoituslämpötila vaikeuttaa lämpöpumpputoteutusta, eli kuinka saadaan nostettua muutaman kymmenen lämpöasteen jäähdytysvesi yli 90 °C:seen riittävän hyvällä hyötysuhteella. Anna-Marian asentamat mittarit jätettiin muutamaksi päiväksi keräämään dataa myöhempää laskentaa ja analyysiä varten.
Vierailu antoi minulle mielenkiintoista tietoa alumiinin anodisointi- ja pursotusprosesseista sekä uusia ajatuksia ja oivalluksia teollisuuden sähköistämisestä. Alustavat mittaustulokset osoittivat myös, että jäähdytyksen hukkalämmön hyödyntämisessä voisi olla potentiaalia. Odotan innolla selvityksen lopullisia tuloksia, joista kuullaan lisää yhteishankkeen tapaamisissa.
Kirjoittaja:
Ennen vierailua suoritin Purson alihankkijoille suunnatun turvallisuusperehdytyskoulutuksen. Teollisuuden toimijoilla on tarkat turvallisuusvaatimukset ja toimintatavat. Koppasin varmuuden vuoksi omat turvakengät ja muut turvavarusteet reppuun ja hyppäsin Kokkolan asemalla junaan kohti Tamperetta, josta jatkaisin hyvillä bussiyhteyksillä tehtaalle.
Saavuin Purson vierailijakeskukseen puolilta päivin hieman ennen vierailun alkua ja ehdin ihailla siellä hetken erilaisia näytteille nostettuja alumiinituotteita, joita tehtaalla valmistetaan. Oli putkia, lattoja, kulmia, tankoja, sylintereitä, valaisimia, ikkunakarmeja ja paljon muuta mielenkiintoista. Hetken päästä saapuivat myös teollisuus- ja talotekniikan suunnittelija Anna-Maria Kolhinen A-insinööreiltä ja vierailun isäntänä toimiva prosessi-insinööri Olli Hirvonen Pursolta.
A-Insinöörit on suomalainen rakennetun ympäristön suunnittelu- ja konsulttitalo, joka on valittu yhteishankkeen konsultiksi toteuttamaan mukana olevien teollisuusyritysten sähköistämisselvityksiä. Pienen tuumauksen jälkeen lähdimme katsomaan Purson ensimmäistä mittauskohdetta pursotuslaitokselle, jossa sijaitsivat alumiinin pursotusprosessiin liittyvät jäähdytysjärjestelmät. Jo ennen vierailua pursotuslaitoksella oli suoritettu mittauksia ja näitä mittauksia minulle esiteltiin tehdasvierailulla.
Kuva. A-insinöörien Anna-Maria Kolhinen. Kuvaaja Juhamatti Meetteri.
Modernit pursotuslinjat
Aluksi Anna-Maria ja Olli kertoivat pursotusprosessista ja sähköistämisselvityksestä konekaavioilla havainnollistaen. Purso käyttää tuotannossaan moderneja pursotuslinjoja, jotka ovat Euroopan nykyaikaisimpia. Yksinkertaistaen prosessissa lämmitetään paksuja alumiinipötköjä kaasu- ja induktiouuneissa reiluun 400 asteeseen, minkä jälkeen ne puristetaan suulakkeen kautta ulos halutun muotoisiksi profiileiksi ja tarvittaessa niitä työstetään vielä myöhemmin lisää.Selvityksen kohteena oli prosessijäähdytys, josta tutkittiin, olisiko siitä saatavissa lämpöä talteen, kuinka paljon ja mihin lämpöä voitaisiin hyödyntää. Pursotusprosessiin liittyviä hydrauliikkakoneikkoja, uuneja ja muita laitteita jäähdytetään kaivovedellä ja tällä hetkellä lämmennyt jäähdytysvesi poistui jäähdytysprosessin avoimesta kierrosta hyödyntämättömänä suoraan viemäriin. Alustavana ajatuksena olisi toteuttaa lämmön talteenottoa lämpöpumppujen avulla, mikäli se katsottaisiin taloudellisesti kannattavaksi.
Pursotuslaitoksen jäähdyttämöllä kuulosuojaimet tulivat tarpeeseen, sillä siellä laitteet pitivät kovaa ääntä. Anna-Maria näytti jäähdytysprosessin kohdat, joissa virtaus- ja lämpötilamittauksia oli tehty.
Koneikkojen jäähdytyslinjoissa oli pari suurta jäähdytysvesiallasta, joiden vesi kiertää jäähdytettävien laitteiden lämmönsiirtimillä. Säiliöiden lämpötilaa pidetään vakiona kaivovedellä. Induktiouunilla, jolla tasataan alumiinipötkylöiden lämpötila-alueet kaasulämmityksen jälkeen, oli oma jäähdytyslinja lämmönsiirtimineen. Näiden säiliöiden ja lämmönsiirtimen tulo ja poistopuolilta mitattiin lämpötilat pintalämpötilamittareilla sekä virtaamat ultraäänivirtausmittareilla. Näillä mittauksilla saatiin alustavasti laskettua, että jäähdytysvedestä voisi saada irti parhaimmillaan parisen sataa kilowattia lämpötehoa.
Monesti teollisuusprosessien lämmöntalteenottoa tutkittaessa on hankalaa löytää sopiva lämpönielu, johon talteen otettua lämpöä voitaisiin syöttää jatkuvasti ja kannattavasti. Purson tapauksessa tällainen potentiaalinen lämpönielu oli myöhemmässä prosessivaiheessa.
Anodisointiprosessi vaatii paljon energiaa
Anodisointi lisää alumiiniprofiilien korroosionkestävyyttä ja tekee pinnasta erittäin kovan ja kestävän. Anodisoitu alumiini on helppo pitää puhtaana ja se säilyttää tyylikkään ulkonäkönsä vuosikymmeniä. Tämä prosessi on energiaintensiivinen, sillä se vaatii jatkuvasti korkeahkoa lämpötilaa ja sähköenergiaa.Tietyissä osissa Purson anodisointiprosessia lämpötilan tarve on jatkuvasti noin 90 °C. Tarvittava lämpö tuotetaan uusiutuvilla polttoaineilla toimivalla lämpövoimalalla, jonka ajaminen matalilla kuormituksilla on haastavaa, eikä välttämättä niin tehokasta kuin optimaalisen hyötysuhteen kuormituksella korkeammilla tehontarpeilla. Pursotusprosessin jäähdytyksestä poistettavalla lämmöllä toivottiin osittain pystyvän korvaamaan lämpövoimalan biokattilalla tuotettavaa lämpöä varsinkin kesäaikaan.
Anodisointilaitoksen lämmityksen lämmönsiirtimelle saavuttuamme Anna-Maria ryhtyi heti toimeen. Hän selvitti nopeasti, kuinka järjestelmä toimii ja määritti sopivat kohdat virtaus- ja lämpötilamittareille lämmitysveden tulo- ja paluupuolilta. Samalla kun Anna-Maria asenteli mittareita, hän kertoi, mitä perusasioita mittauksissa pitäisi huomioida, esimerkiksi sopivien antureiden valinta mittauskohteeseen ja oikeat mittauskohdat.
Mittausdataa olisi myös hyvä saada riittävän pitkältä ajalta, jotta niiden perusteella saataisiin luotettavasti arvioitua prosessin todellinen toiminta. Yhteishankkeen tehdasmittauksissa saadaan dataa verrattain lyhyeltä aikajaksolta, mutta niiden perusteella pystyy jo tekemään alustavia johtopäätöksiä, esimerkiksi tässä tapauksessa kohteen hukkalämmön hyödyntämisestä.
Mittalaitteiden asennuksen ohessa keskustelimme Ollin kanssa Purson toiminnasta, energiatehokkuustyöstä ja selvityskohteesta. Kävi myös ilmi, että lämmöntalteenoton toteutuessa saataisiin todennäköisesti oheishyötyinä vähemmän kunnossapitotöitä ja puhdistustarvetta, jos nykyinen avoin jäähdytyskierto vaihtuisi suljetuksi kierroksi. Myös ongelmat hakekattilan ajamisesta pienillä kuormilla saataisiin poistettua.
Kuitenkin lämmöntalteenoton toteutusta hankaloitti varsin pitkä etäisyys lämmönlähteen ja lämpönielun välillä. Myös tehtaan korkea lämmitysverkoston mitoituslämpötila vaikeuttaa lämpöpumpputoteutusta, eli kuinka saadaan nostettua muutaman kymmenen lämpöasteen jäähdytysvesi yli 90 °C:seen riittävän hyvällä hyötysuhteella. Anna-Marian asentamat mittarit jätettiin muutamaksi päiväksi keräämään dataa myöhempää laskentaa ja analyysiä varten.
Vierailu antoi minulle mielenkiintoista tietoa alumiinin anodisointi- ja pursotusprosesseista sekä uusia ajatuksia ja oivalluksia teollisuuden sähköistämisestä. Alustavat mittaustulokset osoittivat myös, että jäähdytyksen hukkalämmön hyödyntämisessä voisi olla potentiaalia. Odotan innolla selvityksen lopullisia tuloksia, joista kuullaan lisää yhteishankkeen tapaamisissa.
Kirjoittaja:
asiantuntija Juhamatti Meetteri, Motiva Oy