Energetski balans - Rekuperacija toplote u finskoj fabrici celuloze
U industriji celuloze i papira, rekuperisanje sekundarne toplote može značiti velike uštede – nešto što finska UPM-Kymmene grupa zna iz prve ruke.
DATUM 2023-11-28 AUTORProizvodnja papira zahteva ogromne količine energije za održavanje procesa grejanja i hlađenja koje ova oblast zahteva. Kompanija UPM-Kymmene sa sedištem u Finskoj, najveća evropska grupacija šumarske industrije i jedan od najvećih svetskih proizvođača papira, fino je podesila balans između procesa grejanja i hlađenja, što je rezultiralo viškovima energije.
Rekuperacija toplote iz tople vode je najisplativija ako fabrike celuloze i papira čine integrisanu celinu – kao u Kaukasu, gde rekuperacija toplote u fabrici celuloze štedi paru za korišćenje u fabrici papira.
Integracija procesa je ključna za hlađenje tokova tople vode u procesima fabrike celuloze, bez potrebe za kondenzacionim tornjevima, što rezultira uštedom energije i poboljšanom ekonomikom energije.
Fabrika celuloze Kaukas deo je objekata UPM-Kymmene (koji se sastoje od dve fabrike papira i fabrike celuloze) u Kaukasu, u blizini finskog grada Lapenranta, blizu ruske granice. Zajedno, postrojenja Kaukasa proizvode 590.000 tona lwc (lakog premazanog) papira godišnje i 720.000 tona beljene sulfatne celuloze.
Energetska samodovoljnost
UPM-Kymmene radi na energetskoj samodovoljnosti poslednjih 10 godina. Fabrika celuloze Kaukas je prošla veliki program proširenja i modernizacije krajem 90-ih godina XX veka i od tada se smatra energetski samodovoljnom – cilj koji se postiže rekuperacijom sekundarne toplote iz procesa hlađenja za ponovnu upotrebu na drugim mestima u fabrici. Asko Paakki, menadžer operacija u fabrici celuloze Kaukas, procenjuje da se između 10 i 20 procenata energije dobijene u fabrici koristi na drugim mestima na lokaciji. „Višak energije se prodaje, obično u obliku procesne pare, fabrikama hartije i posebno pilanama“, kaže on.
„Reciklaža energije zahteva složeno planiranje i holistički pristup“
Takvo recikliranje zahteva složeno planiranje i holistički pristup potrebama za hlađenjem i mogućnostima rekuperacije u celom postrojenju.
To je balansiranje. Sekundarna toplota – po definiciji toplota koja se prenosi iz primarnih izvora toplote u procesne tokove – se rekuperuje u rashladne i kondenzacione vode, koristeći sistem izmenjivača toplote, i reciklira kroz postrojenje. Više od 100 izmenjivača toplote prenosi sekundarnu toplotu od mesta gde nije potrebna do mesta gde je potrebna, stvarajući energetski balans u fabrici koji Kaukasu štedi milione evra u troškovima energije svake godine.
Trend industrije
Trend u industriji celuloze i papira je razvoj procesa ka radu bez efluenta kako bi se smanjili tokovi otpadnih voda i poboljšala efikasnost procesa. To podrazumeva više temperature otpadnih voda koje zahtevaju dodatno hlađenje, objašnjava Pekka Svinhufvud, menadžer za ekonomiku energije u fabrici celuloze Kaukas kompanije UPM-Kymmene.
Svinhufvud kaže da mogućnosti uštede energije integracije procesa umnogome zavise od postrojenja. „One zavise od koncepta procesa, rasporeda u fabrici i energetskog i vodnog balansa postrojenja. Paakki objašnjava da efluent procesa mora da se ohladi sa 70 do 80 stepeni Celzijusa (158 do 178 stepeni Farenhajta) na ispod 40° C (104° F) pre nego što ode u postrojenje za biološki tretman otpadnih voda, jer mikroorganizmi neće preživeti više temperature. U Kaukasu, ova toplota se rekuperiše korišćenjem prirodne vode u izmenjivaču toplote – alternativa rashladnim tornjevima koji se koriste u mnogim fabrikama celuloze i papira, gde se toplota jednostavno oslobađa u atmosferu.
U fabrici celuloze rashladna voda iz postrojenja za isparavanje, filtrati iz postrojenja za beljenje, topla voda iz hlađenja i topla voda iz prečistača gasa imaju najveći potencijal za rekuperaciju toplote.
„Kada smo započeli saradnju, obavljena su ispitivanja i ispitivanja sa nekoliko Alfa Laval izmenjivača toplote. Posle dve godine zadovoljavajućih rezultata, kupovali smo sve više. Neprestano tražimo mogućnosti da rekuperišemo toplotu. Još uvek menjamo proizvodni proces i sada gledamo na oblast između međufiltratne razmene.“ - Asko Paakki, menadžer operacija fabrike celuloze Kaukas
Izmenjivači toplote u osnovi rekuperacije toplote
Potpuno novi sistem za rekuperaciju toplote sa WideGap pločastim izmenjivačima toplote redizajniranim za postizanje viših temperatura instaliran je u fabrici UPM-Kymmene Kaukas u Finskoj kako bi se omogućila rekuperacija sekundarne toplote sa Alfa Laval kao glavnim snabdevačem. Alfa Laval je takođe redizajnirao 13 spiralnih izmenjivača toplote kako bi se povećala efikasnost.
O WideGap
Alfa Laval je razvio WideGap pločaste izmenjivače toplote posebno za industriju celuloze i papira i šećera, za hlađenje efluenta koji sadrži vlakna i druge komponente. Sa širokim razmacima između ploča, šablonom ploče i glatkim dizajnom otvora koji omogućava vlaknima i česticama da lako teku, začepljenje je svedeno na minimum a vreme rada bez zastoja dovedeno do maksimuma.
Zahvaljujući svom protivstrujnom toku, WideGap može zagrejati hladnu struju na temperaturu koja je veoma bliska temperaturi tople struje koja ulazi, dovodeći rekuperaciju energije do maksimuma. Za Alfa Laval WideGap pločaste izmenjivače toplote se mogu koristiti izvori toplote koji su ranije smatrani otpadnom toplotom. Kao rezultat toga, potrošnja žive pare se može smanjiti, a višak pare se može koristiti za proizvodnju električne energije.
Ušteda energije
Milioni evra ušteđeni svake godine putem rekuperacije sekundarne toplote.
Promena tehnologije
Pređite sa izmenjivača toplote sa školjkom i cevima na WideGap pločaste izmenjivače toplote, zbog njihove sposobnosti da rekuperišu toplotu.