1. No category

PROJEKTSAMMANFATTNING
1 (4)
Processindustriell IT och Automation – hösten 2014
Projektakronym
Projektnamn
<SamPMAP>
<Samspelseffekter mellan processvariabler
och malresultat vid papperstillverkning>
Projektfakta
Sökt belopp från VINNOVA:
Sökande organisation:
Projektledare:
Projektperiod:
500.000 kr
Luleå tekniska universitet
Johan Carlson
2014-12-01—2015-05-31
1 Sammanfattning
Maloperationen vid framställning av kemisk pappersmassa är en av de mer energikrävande
delprocesserna. Samtidigt som malningen är av central betydelse så saknas metoder för att
följa och styra den effektivt. Denna förstudie syftar till att:
 Genom en designad experimentell studie avgöra hur styrvariabler ingående
massaegenskaper samverkar och hur de påverkar jämnheten i relevanta egenskaper
för den malda massan samt energieffektiviteten i maloperationen.
 Kartlägga vilka massaegenskaper som kan mätas före resp. efter malningen, on-line
eller i labb samt hur dessa korrelerar med styrvariablerna
 Förbereda rekommendationer och riktlinjer samt konsortium för att ta resultaten
vidare i ett större projekt.
Förstudien genomförs i samarbete mellan Luleå tekniska universitet, CorrVision
Technology, PulpEye AB, SmurfitKappa Piteå och SCA Munksund. Resultaten från
projektet kommer att användas för att utforma ett större projekt kring optimering och
effektivisering av maloperation.
2 Projektets bakgrund
Luleå tekniska universitet har genom ProcessIT Innovations haft ett mångårigt samarbete
med massa- och pappersindustrin samt ett antal mindre och medelstora företag med
anknytning till branschen. Ett större antal forsknings- och utvecklingsprojekt har
genomfört inom ramen för samarbetet, som gått under namnet SCOPE.
Två projekt är särskilt intressanta som bakgrund för det sökta projektet:
 Massaindex – Syftade till att kartlägga hur olika processvariabler längs fiberlinjen
samverkar och hur de påverkar centrala egenskaper hos slutprodukten. Eftersom
projektet studerade hela fiberlinjen fanns dock inga möjligheter att studera
maloperationen i större detalj. De metoder som utvecklats i projektet är dock
centrala för fortsättningen.
 EQoRef – projektet genomfördes med syfte att förbättra energieffektiviteten av en
enskild massaraffinör med bibehållna kvalitetsegenskaper av massan. Projektet
använde sig av avancerade dynamiska modeller av malspalten i samspel med
optimering av driftegenskaper och prediktiv reglering. Metoderna har kunnat
verifieras offline med hjälp av driftdata, men behöver nu valideras online samt
vidgas till raffineringsskedjor. Slutsatsen är att det finns stor outnyttjad
besparingspotential.
3 Projektets idé
Maloperationen är en central del av papperstillverkningen, med syfte att frilägga och forma
fibrerna så att slutprodukten får önskade egenskaper. Malningen är energiintensitet och
2 (4)
därmed kostsam, särskilt för produktionsanläggningar som inte framställer in elektricitet
själva.
Resultatet av malningen beror på ett flertal styrbara processvariabler och samspel mellan
dessa. Projektet syftar till att identifiera och kvantifiera dessa samspelseffekter.
Svårigheten i detta ligger i att en det är svårt att mäta malningens inverkan på fibrerna
under själva processens gång. Ett annat delmål med projektet är därför att kartlägga vad
som kan mätas med existerande teknik och hur detta korrelerar med de önskade
fiberegenskaperna.
Eftersom maloperationen är energikrävande är det även intressant att studera hur olika
processvariabler påverkar energibehovet i processen, för att kunna ge rekommendationer
om hur framtida forskningsinsatser ska utformas för att minska energibehovet i malningen
med bibehållen eller ökad kvalitet och genomströmning.
4 Potential
Indirekta förväntade effekter av projektet är att
 Förstudien syftar till att kartlägga hur processvariabler samverkar och hur deras
inverkan kan uppskattas med hjälp av existerande mätmetoder.
 Resultaten är vägledande i planering av ett större projekt.
 Resultaten från förstudien stöttar byggandet av nya konsortier för att ta sig an
framtida projekt.
En framgångsrik förstudie och fortsatt forskning i efterföljande projekt har potential att öka
lönsamheten hos parterna, genom att processerna kan justeras till att ge jämnare produktkvaliteter men med optimerad energianvändning.
Metoder för att modellera och optimera processer baserat på indirekta mätmetoder kan
generaliseras och användas inom många andra processindustrier.
5 Aktörer




Luleå tekniska universitet (LTU) Roll i projektet: Projekt- och
forskningsledare för projektet. Kontakt: Prof. Johan Carlson, Avd. för Signaler
och system.
Corrvision Technology AB Roll i projektet: Expert och rådgivare med många
års erfarenhet från branschen. Deltar vid planering, genomförande och analys
av experiment.
PulpEye AB Roll i projektet: Utvecklingsansvarig, mätteknik av
fiberegenskaper. Bistår med mätutrustning och support/drift av denna.
Massa- och pappersbruk Roll i projektet: Genomför malförsök, mätningar
och laboratorieanalyser. Deltar i utvärdering av resultat.
o SmurfitKappa Piteå
o SCA Munksund
6 Genomförbarhet
Projektet inleds med en översyn som syftar till att avgränsa och planera resterande del av
förstudien. Mer specifikt kommer följande delmoment att ingå i projektet:
3 (4)




Genomgång av tillgängliga mättekniker som kan användas i en experimentell
studie i mindre skala hos medverkande fabrik, m.a.p:
o Vad kan mätas före resp. efter malning?
o On-line, resp. i lab?
o Hur lång tid tar mätningarna/analyserna? Hur ofta kan de genomföras?
o Vad kan mätas utöver fiber- och massaegenskaper, t.ex. hur effektivt
processen kan köras med avseende på energianvändning, ”throughput”
(dvs hur snabbt kan processen köras)?
Genomgång av vilka processvariabler som kan varieras för att styra
maloperationen.
Planering och genomförande av experimentell studie. Försöken genomförs vid
SmurfitKappa i Piteå.
Analys av experiment, med särskilt fokus på samspel mellan processvariabler.
Resultaten från det experimentella arbetet utvärderas och planering av fortsatt forskning
utgår från dessa resultat.
 Teknikval? Hur bör man gå vidare
 Vilka aktörer bör vara med i ett fortsatt projekt?
 Tidsramar?
LTU
226 200
kr
CorrVision Technology AB
80 000 kr
PulpEye AB
30 000 kr
SmurfitKappa Piteå AB
60 000 kr
SCA Munksund AB
60 000 kr
163 800 kr
50 000 kr
10 000
kr
10 000
kr
Summa in-kind
Summa, sökt
VINNOVA
Total finansiering
Total kostnad
8 Övrigt och referenser
KOSTNADER
(TOTALT)
Sökt från VINNOVA
Egen insats (in-kind)
Utrustning
Materiel
Löner
Indirekta kostnader
7 Projektets kostnader och finansiering
390 000 kr
390 000 kr
80 000 kr
80 000 kr
50 000 kr
30 000 kr
80 000 kr
70 000 kr
0 kr
70 000 kr
70 000 kr
0 kr
70 000 kr
190 000 kr
500 000 kr
690 000 kr
690 000 kr
4 (4)
Referenser
[1] M. Håkansson & J.E. Carlson, “Factorial study of connections between process
variables and kraft paper quality properties”, Nordic Pulp & Paper Research
Journal, vol. 29, s. 286—293, 2014.
[2] M. Håkansson, Connecting Process Variables to Product Properties in
Papermaking: A Multivariate Approach, Licentiatuppsats, Luleå tekniska
universitet, juni 2014.
[3] M. Håkansson & J.E. Carlson, “Predictions of Key Kraft Paper Properties from
Process Variations - A Multivariate Approach”, Nordic Pulp & Paper Research
Journal, 2014, inskickat.
[4] P. Höhn & W. Birk, “Sensitivity Analysis of Models for High Consistency
Refining Process”, 2013 IEEE Multi-conference on Systems and Control
(Conference on Control Applications), Hyderabad, India, August 28-30, 2013.
[5] P. Höhn & W. Birk, “Energy Optimization of a High Consistency Refiner
Process”, 2014 IEEE Multi-conference on Systems and Control (Conference on
Control Applications), Antibes, France, October 8-10, 2014 (accepterat)