Archiv Papiertechnik

Bewährtes Werkzeug

„Voith Process Solutions“ verfügt über erfahrene und spezialisierte Teams, die das gesamte Spektrum an technischen, technologischen und planungsseitigen Dienstleistungen für die Papierindustrie abdecken.

Ralf Mönnigmann und Bernd Stibi

Problemfelder bei der Papierproduktion sind oft mehrschichtig. Ihre Ursachen sollen über eine fundierte Prozessanalyse diagnostiziert und beseitigt werden. Projektziele sind dabei zum Beispiel:

· Verbesserung der Produktqualität

· Steigerung der Produktionskapazität

· Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit

· Reduzierung von Betriebsmittelverbrauch.

Vorgaben zur Kostensenkung können eine Analyse und Optimierung papiertechnischer Anlagen erforderlich machen, um beispielsweise kostenträchtige Emissionen von Abwasser, Reststoffen, kontaminierter Luft, Wärme und Hilfsstoffe zu reduzieren. Wie die „Wet End Process Analyse“ (WEP-Analyse) ist auch die „Prozessanalyse“ für die Stoff- und Wasserkreisläufe weitgehend standardisiert und unabhängig von Endprodukt und Systemkonfiguration. Dadurch können auch im Vorfeld nicht erkannte Problemfelder bearbeitet werden.

Verschiedene Werkzeuge werden verwendet:

· Betriebsdatenerfassung

· Stoffprobenentnahme

· Laboruntersuchungen von Stoff- und Papierproben

· Inspektionen aller wichtigen Maschinen und Komponenten

· Erstellung von Bilanzierungen und Verfahrensmodellen (Simulation)

· Überprüfung der Maschinenauslegung

· Versuche im Voith Technikum.

Der aktuelle Wissensstand aus eigenen Forschungs- und Entwicklungsprogrammen, neueste systemübergreifende Maschinen- und Verfahrensentwicklungen sowie Kenntnisse zur Prozesskontrolle und -automatisierung fließen als Know-how in die Prozessanalyse ein. Zur Untersuchung der Konstantteile und PM-Kreisläufe und deren Auswirkung auf die Papierqualität wird dazu ergänzend WEP-Analyse eingebunden. Die nachfolgend beschriebenen Praxisbeispiele veranschaulichen das analytische Vorgehen bei der Prozessanalyse.

Für einen Zeitungsdruckpapierhersteller mit einem Rohstoff auf hundert Prozent Altpapierbasis standen grundlegende Maßnahmen zur Stärkung der Marktposition an. Eine Prozessanalyse des gesamten Papierherstellungsprozesses sollte Aufschluss über geeignete Schritte zur Verbesserung der Produktqualität und Erhöhung der Produktivität geben.

Stoffaufbereitung und Konstantteil
Bei der untersuchten Stoffaufbereitung handelt es sich um ein klassisches System mit zwei Wasserkreisläufen und diskontinuierlich arbeitenden Endstufenmaschinen der Loch- und Feinschlitzsortierung sowie der Cleaneranlage.

Die Untersuchungsergebnisse der Stoffprobenanalysen zeigten einen extrem hohen Anteil von Stickies in diesen Endstufen. Durch eine schlecht eingestellte diskontinuierliche Betriebsweise der jeweiligen Endstufe wurden große Mengen Stickies in den Gutstoff gewaschen. Es wurden einfache Umbaumaßnahmen empfohlen, welche zu einer einfach zu handhabenden, kontinuierlichen Arbeitsweise der Endstufen bei gleichzeitig hoher Selektivität führten.

Im Rahmen der WEP-Analyse konnten erhöhte Gasgehalte am Stoffauflauf und damit verbundene Laufinstabilitäten der Papiermaschine festgestellt werden. Zur Gasge- haltsreduzierung dosierte die Papierfabrik zunehmend höhere Entschäumermengen bei, obwohl es eine ausreichend dimensionierte Entlüftungs-Anlage gab. Nach der Inspektion der Vakuumanlage wurde ein mechanischer Defekt an der Vakuumpumpenanlage für die geringe Entlüftungsleistung festgestellt und korrigiert.

Bei der Inspektion aller wichtigen Maschinen und Komponenten wurden an den Flotationszellen starke Schaumbildungen und extrem stabile Schaumdecken bei gleichzeitig schlechter Selektivität festgestellt. Aufgrund des geringen Magazin-Anteils im eingesetzten Rohstoff und dem damit verbundenen niedrigen Aschegehalt verwendete man ausschließlich Tenside als Flotationshilfsmittel.

Wechselwirkungen in Stoff- und Wasserkreisläufen
Neben einer Optimierung der Spritzdüsen zur Schaumzerstörung wurde empfohlen, zukünftig eine Kombination aus Tensiden und Seife als Flotationshilfsmittel einzusetzen. Durch den geringeren Einsatz der Tenside entsteht eine geringere Schaumbildung. Durch Einsatz der Seife wird die Selektivität der Flotationszellen verbessert.

Vor der Maschinenbütte und im Stoffauflauf waren starke Ablagerungen vorhanden. Die chemisch-physikalische Analyse im Labor ergab als Hauptbestandteil Aluminiumsulfat an der Maschinenbütte beziehungsweise ein Silikatgemisch im Stoffauflauf. Eine Überprüfung der Hilfsmitteldosierung und -dosiermengen ergab folgende Zusammenhänge:

· Die Art der Aluminiumsulfatdosierung war unzureichend, sodass sich lokale Überdosierungen ergaben, welche zu Ablagerungen kurz nach der Dosierstelle führten.

· Das verwendete duale Retentionssystem Composil (PAC + anionisches Silikat) wurde korrekt eingesetzt. Wechselwirkungen mit dem relativ hoch dosierten Aluminiumsulfat führten jedoch zu schwer entfernbaren Ablagerungen im Stoffauflauf.

Bilanzierung und Betrachtung der Verfahrensmodelle mit Schwerpunkt auf Studie des Wassermanagements: Zum Zeitpunkt der Betriebsdatenerfassung in der Fabrik wurde in die biologische Abwasserbehandlung etwa doppelt so viel Prozesswasser vom PM-Wasserkreislauf eingeleitet als Prozesswasser aus dem ersten Wasserkreislauf der Stoffaufbereitung. Dies deutete auf eine schlechte Umsetzung des Gegenstromprinzips im Wassermanagement der Papierfabrik hin. Die Ergebnisse der CSB-Messung (Chemischer Sauerstoff-Bedarf) bestätigten eindeutig das Ergebnis der Bilanzierung. Mittels eines Verfahrensmodells über den gesamten Papierherstellungsprozess wurde ein Vorschlag zur Realisierung eines konsequenten, optimierten Wassermanagements mit Gegenstromprinzip erarbeitet.

Gekürzter Artikel aus twogether Nr. 19; Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von Voith Paper. Die vollständige Fassung lesen Sie unter www.papierundtechnik.de