Energetická vyváženosť - rekuperácia tepla vo fínskej celulózke

V celulózovo-papierenskom priemysle môže rekuperácia sekundárneho tepla znamenať veľké úspory. Fínska skupina UPM-Kymmene to vie z vlastnej skúsenosti.

DÁTUM 2023-11-28 AUTOR

Výroba papiera si vyžaduje obrovské množstvo energie na udržiavanie vykurovacích a chladiacich procesov, ktoré toto odvetvie vyžaduje. Fínska spoločnosť UPM-Kymmene, najväčšia európska skupina lesného priemyslu a jeden z najväčších svetových výrobcov papiera, vyladila rovnováhu medzi procesmi vykurovania a chladenia, čo vedie k prebytkom energie.

Rekuperácia tepla z teplej vody je najvýhodnejšia, ak celulózka a papierne tvoria integrovaný celok - ako v Kaukase, kde rekuperácia tepla v celulózke šetrí paru na použitie v papierni.

Integrácia procesov je kľúčom k chladeniu tokov teplej vody v procesoch celulózky bez potreby kondenzačných veží, čo vedie k úsporám energie a lepšej energetickej hospodárnosti.

Kaukaská celulózka je súčasťou zariadení spoločnosti UPM-Kymmene (zahŕňajúcich dve papierne a závod na výrobu buničiny) v Kaukas, neďaleko fínskeho mesta Lappeenranta, v blízkosti ruských hraníc. Komplex v Kaukase ročne vyrobí 590 000 ton ľahko natieraného (LWC) papiera a 720 000 ton bielenej sulfátovej buničiny.

Paper from UPM-Kymmene 640x360.png

Energetická sebestačnosť

Spoločnosť UPM-Kymmene sa už 10 rokov usiluje o energetickú sebestačnosť. Koncom 90. rokov prešla kaukaská celulózka rozsiahlym programom rozšírenia a modernizácie a odvtedy je považovaná za energeticky sebestačnú - tento cieľ sa dosiahol spätným získavaním sekundárneho tepla z chladiacich procesov na opätovné použitie v iných častiach závodu. Asko Paakki, vedúci prevádzky kaukaskej clelulózky, odhaduje, že 10 až 20 % energie získanej v celulózke sa využíva inde v závode. "Prebytok energie sa predáva, zvyčajne vo forme technologickej pary pre papierne a najmä píly," hovorí.

"Recyklácia energie si vyžaduje zložité plánovanie a komplexný prístup."

Takáto recyklácia si vyžaduje zložité plánovanie a holistický prístup k potrebám chladenia a možnostiam zhodnocovania energie v celom závode.

Je to akt rovnováhy. Sekundárne teplo - podľa definície teplo odovzdané z primárnych zdrojov tepla do technologických tokov - sa pomocou systému výmenníkov tepla získava v chladiacich a kondenzačných vodách a recykluje sa v celom závode. Viac ako 100 výmenníkov tepla prenáša sekundárne teplo z miest, kde nie je potrebné, na miesta, kde je potrebné, čím sa v závode vytvára energetická rovnováha, ktorá spoločnosti Kaukas každoročne ušetrí milióny eur na nákladoch na energiu.

Priemyslový trend

Trendom v celulózovo-papierenskom priemysle je vyvíjať procesy smerom k bezodtokovej prevádzke s cieľom znížiť toky odpadových vôd a zvýšiť účinnosť procesov. To znamená vyššie teploty odpadových vôd, ktoré si vyžadujú dodatočné chladenie, vysvetľuje Pekka Svinhufvud, manažér energetickej ekonomiky v kaukaskej cleulózke spoločnosti UPM-Kymmene.

Svinhufvud hovorí, že možnosti úspory energie pri integrácii procesov sú veľmi špecifické pre jednotlivé závody. "Závisia od koncepcie procesu, usporiadania celulózky a energetickej a vodnej bilancie závodu. Paakki vysvetľuje, že technologické odpadové vody sa musia ochladiť zo 70 až 80 stupňov Celzia (158 až 178 stupňov Fahrenheita) na teplotu nižšiu ako 40 °C (104 °C) predtým, ako sa dostanú do zariadenia na biologickú úpravu odpadových vôd, pretože mikroorganizmy neprežijú vyššie teploty. V Kaukase sa toto teplo získava pomocou prírodnej vody vo výmenníku tepla - alternatíva k chladiacim vežiam používaným v mnohých celulózkach a papierňach, kde sa teplo jednoducho vypúšťa do atmosféry.

V celulózke má najväčší potenciál na rekuperáciu tepla chladiaca voda z odpariek, filtráty z bieliaceho zariadenia, horúca voda z chladenia a teplá voda z práčky spalín.

"Keď sme začali spolupracovať, testovanie a skúšky sa uskutočnili s niekoľkými výmenníkmi tepla Alfa Laval. Po dvoch rokoch uspokojivých výsledkov sme kupovali ďalšie a ďalšie. Neustále hľadáme príležitosti na rekuperáciu tepla. Stále meníme výrobný proces a teraz sa zameriavame na oblasť výmeny v rámci filtrátov." - Asko Paakki, vedúci prevádzky kaukaskej celulózky

Hlavným prvkom rekuperácie tepla sú výmenníky tepla

V kaukaskej celulózke UPM-Kymmene vo Fínsku bol nainštalovaný úplne nový systém rekuperácie tepla s doskovými výmenníkmi tepla WideGap prepracovanými na dosiahnutie vyšších teplôt, ktorý umožňuje rekuperáciu sekundárneho tepla, pričom hlavným dodávateľom je spoločnosť Alfa Laval. Spoločnosť Alfa Laval tiež prepracovala 13 špirálových výmenníkov tepla s cieľom zvýšiť účinnosť.

widegap left side 320x180

O výmenníku WideGap

Spoločnosť Alfa Laval vyvinula doskové výmenníky tepla WideGap špeciálne pre celulózovo-papierenský a cukrovarnícky priemysel na chladenie odpadových vôd obsahujúcich vlákna a iné nečistoty. Vďaka širokým medzerám medzi doskami, vzoru dosiek a hladkému dizajnu otvorov umožňujúcemu ľahké prúdenie vlákien a častíc sa minimalizuje upchávanie a maximalizuje sa doba prevádzkyschopnosti.

Vďaka protiprúdovému toku dokáže WideGap ohriať studený prúd na teplotu veľmi blízku teplote vstupujúceho horúceho prúdu, čím sa maximalizuje využitie energie. Doskové výmenníky tepla WideGap umožňujú využiť zdroje tepla, ktoré sa predtým považovali za odpadové teplo. V dôsledku toho možno znížiť spotrebu čerstvej pary a prebytočnú paru využiť na výrobu elektrickej energie.

Doskový výmenník tepla WideGap

cleantech_symbols640x360.jpg

Úspora energie

Milióny eur ušetrených každý rok vďaka spätnému získavaniu sekundárneho tepla.

Zmena technológie

Prechod z trubkových výmenníkov tepla na doskové výmenníky WideGap vďaka ich schopnosti rekuperovať teplo.