Енергиен баланс – регенериране на топлина във финландски целулозен завод
В целулозно-хартиената промишленост регенерирането на вторичната топлина може да означава големи спестявания – нещо, което базираната във Финландия UPM-Kymmene Group знае от първа ръка.
ДАТА 2023-11-28 АВТОРПроизводството на хартия изисква огромни количества енергия, за да се поддържат необходимите на индустрията процеси на отопление и охлаждане. Базираната във Финландия UPM-Kymmene – най-голямата група за горска промишленост в Европа и един от най-големите производители на хартия в света, прецизира баланса между процесите на отопление и охлаждане, което доведе до излишък от енергия.
Регенерирането на топлина от топла вода е най-изгодно, ако целулознo-хартиените заводи образуват едно интегрирано цяло – както например в Каукас, където регенерирането на топлината в целулозния завод спестява пара, която да се използва в предприятието за хартия.
Интегрирането на процесите е от ключово значение за охлаждане на потоците от топла вода в процесите на целулозния завод, без необходимост от кондензационни кули, което води до икономии на енергия и подобрена енергийна икономика.
Целулозният завод в Каукас е част от обектите на UPM-Kymmene (включващи две предприятия за хартия и целулозния завод) в Каукас, край финландския град Лапеенранта, в близост до руската граница. Заедно съоръженията в Каукас произвеждат 590 000 тона LWC хартия годишно и 720 000 тона избелена сулфатна целулоза.
Енергийна самодостатъчност
UPM-Kymmene се стреми към постигане на енергийна самодостатъчност през последните 10 години. Целулозният завод в Каукас претърпя мащабно разширение и модернизация в края на 90-те години и оттогава се счита за енергийно самодостатъчен – цел, която беше постигната чрез регенериране на вторична топлина от охлаждащи процеси с цел повторна употреба на други места в завода. Аско Пааки, оперативен мениджър на целулозния завод в Каукас, изчислява, че между 10 и 20 процента от енергията, регенерирана в завода, се използва другаде в обекта. „Излишъкът от енергия се продава, обикновено под формата на технологична пара, към целулозния завод и най-вече към дъскорезниците“, споделя той.
„Рециклирането на енергия изисква сложно планиране и холистичен подход“
Такова рециклиране изисква сложно планиране и холистичен подход към нуждите от охлаждане и възможностите за регенериране на топлина в рамките на целия завод.
Необходимо е да се намери баланс. Вторичната топлина – по дефиниция топлината, прехвърлена от първични източници на топлина към процесните потоци – се регенерира в охлаждащи и кондензационни води, като се използва система от топлообменници, след което се рециркулира в рамките на завода. Повече от 100 топлообменника прехвърлят вторична топлина от мястото, където тя не е необходима, до мястото, където е необходима, създавайки енергиен баланс в целулозния завод, което спестява на предприятието в Каукас милиони евро разходи за енергия всяка година.
Тенденция в отрасъла
Тенденцията в целулозно-хартиената промишленост е да се развиват процеси към експлоатация без отпадни води, с цел да се намалят потоците от отпадни води и да се подобри ефективността на процесите. Това означава по-високи температури на отпадните води, което изисква допълнително охлаждане, обяснява Пека Свинхувуд, мениджър по енергийна икономика в целулозния завод в Каукас на UPM-Kymmene.
Свинхувуд споделя, че възможностите за спестяване на енергия от интегрирането на процеси са доста специфични спрямо конкретния завод. „Те зависят от концепцията на процеса, разположението на целулозния завод, както и енергийния и водния баланс на предприятието.
Пааки обяснява, че технологичните отпадни води трябва да бъдат охладени от 70 до 80 градуса по Целзий (158 до 178 градуса по Фаренхайт) до под 40°C (104°F) преди да отидат в инсталацията за биологично пречистване на отпадни води, тъй като микроорганизмите няма да оцелеят при по-високи температури. В Каукас тази топлина се възстановява с помощта на естествена вода в топлообменник – алтернатива на охладителните кули, използвани в много целулознo-хартиени заводи, където топлината просто се освобождава в атмосферата.
В целулозния завод охлаждащата вода от инсталацията за изпаряване, филтратите от инсталацията за избелване, горещата вода от охлаждането и топлата вода от скрубера за димни газове имат най-голям потенциал за регенериране на топлина.
„Когато започнахме нашето сътрудничество, бяха проведени тестове и изпитания с няколко топлообменника на Alfa Laval. След две години на удовлетворяващи резултати, купихме още и още. Постоянно търсим възможности да регенерираме топлина. Все още променяме производствения процес и сега сме фокусирани върху от област от обмена на филтрат.“ – Аско Пааки, оперативен мениджър на завода за целулоза в Каукас
Топлообменници в основата на регенериране на топлината
Напълно нова система за регенериране на топлина с пластинчати топлообменници WideGap, преработени с цел постигане на по-високи температури, беше инсталирана в целулозния завод на UPM-Kymmene в Каукас, Финландия, за да даде възможност за възстановяване на вторична топлина, като Alfa Laval е основен доставчик. Alfa Laval също така преработи 13 спирални топлообменника, за да увеличи ефективността.
За WideGap
Alfa Laval разработи пластинчатите топлообменници WideGap специално за целулозно-хартиената и захарната промишленост, с цел охлаждане на отпадни води, съдържащи влакна и други компоненти. С широките междини между пластините, модела на пластината, както и гладкия дизайн на порта, позволяващ на влакната и частиците да протичат лесно, запушването е сведено до минимум, а времето за работа се увеличава максимално.
Благодарение на насрещния си поток WideGap може да се затопля студения поток до температура, много близка на тази на постъпващия горещ поток, което увеличава максимално регенерирането на енергия. Пластинчатите топлообменници WideGap на Alfa Laval могат да се използват за оползотворяване на процеси, които преди са водели до получаване на отпадна топлина. В резултат на това консумацията на активна пара може да бъде намалена, а излишната пара може да се използва за производство на електроенергия.
Икономии на енергия
Чрез регенериране на вторична топлина се спестяват милиони евро всяка година.
Смяна на технологиите
Промяна от тръбно-корпусни топлообменници към пластинчати топлообменници WideGap, поради способността им да регенерират топлината.