Spelling suggestions: "subject:"vattenresursanalys"" "subject:"vattenanalys""
1 |
Tillämpning av vatten-pinchanalys vid papperstillverkning : Framtagning av Excel-modell och rekommendationer för reducering av vattenanvändningen / Application of water pinch analysis in papermaking : Development of an Excel model and recommendations to reduce water useSanchez Ortiz, Kevin January 2020 (has links)
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. / Water is an important resource in the process industry. Its use extends over various process areas such as dilution of chemicals and cleaning. The introduction of stricter emission requirements, increased costs of water treatment and limitation of water resources means that the efficiency of fresh water use in water-demanding processes is seen as an important topic. Paper production is a water-demanding process and continuous improvements with respect to fresh water use and wastewater effluent are desirable to implement. In order to be able to estimate the possibility of improvement in a process, water pinch analysis can be applied to processes. Water pinch analysis includes the extraction of process information, setting minimum target values and network design development as key steps. Extraction of process information involves, mapping sinks, that means unit operation that require water of a certain quality, and sources which are unit operations that generate water in the system. Minimum target values consist of the minimum freshwater intake and wastewater effluent. The purpose of the work is to investigate how water pinch analysis can be applied in the papermaking process. In this work, water pinch analysis has been applied to two case studies dealing with paper production. The goal of the work is to develop a validated Excel model with a built-in targeting method and apply it in water pinch analysis. The goal is also to provide recommendations on extraction of process information in the papermaking process based on a sensitivity analysis. This work resulted in the use of the water cascade analysis as a method for targeting minimum water requirements and built-in as an Excel model. Furthermore, nearest neighbor algorithm was used for water network design for maximization of water reuse. The developed Excel model was validated against publications where water cascade analysis is applied. As a result, a difference of less than 1% was obtained between the Excel model and publications. Hence the Excel model is considered to contribute automatization of targeting the minimum requirements in the process. The use of the water cascade analysis and nearest neighbor algorithm for water pinch analysis on cases study data leads to savings in the form of fresh water and waste effluent can be mapped in the papermaking process. For the first case study, use of fresh water to the approaching flowsystem could be completely excluded by reusing existing process streams and for the second case study further use of the process stream from the flotation tank will lead to a reduction of fresh water use in the forming section. In general, the pressing and forming section become important for water reuse. Extraction of process information is fundamental in water pinch analysis and in order to be able to obtain the minimum fresh water intake for processes being analyzed, the identified sinks in the system are consider having a great impact based on a sensitivity analysis conducted. The sinks should be mapped with the highest allowed concentration. It is also of great importance that extraction of process information for process operations such as the forming section, is done accurately as these also have a major effect on fresh water intake and the wastewater effluent due to the magnitude of water required in these processes.
|
Page generated in 0.0386 seconds