Echilibru energetic - Recuperarea căldurii la fabrica de celuloză finlandeză
În industria celulozei și hârtiei, recuperarea căldurii secundare poate însemna economii mari – lucru pe care Grupul UPM-Kymmene, cu sediul în Finlanda, îl cunoaște.
DATA 2023-11-28 AUTORFabricarea hârtiei necesită cantități uriașe de energie, pentru a menține procesele de încălzire și răcire de care are nevoie industria. UPM-Kymmene, cu sediul în Finlanda, cel mai mare grup din industria forestieră din Europa și unul dintre cei mai mari producători de hârtie din lume, a perfecționat echilibrul dintre procesele de încălzire și răcire, rezultând surplus de energie.
Recuperarea căldurii din apa caldă este cea mai profitabilă dacă fabricile de celuloză și hârtie formează un întreg integrat – ca în Kaukas, unde recuperarea căldurii la fabrica de celuloză economisește abur pentru a fi utilizat în fabrica de hârtie.
Integrarea proceselor este cheia pentru răcirea fluxurilor de apă caldă în procesele fabricii de celuloză, fără a fi nevoie de turnuri de condensare, rezultând economii de energie și economie de energie îmbunătățită.
Fabrica de celuloză Kaukas face parte din instalațiile UPM-Kymmene (cuprinzând două fabrici de hârtie și fabrica de celuloză) de la Kaukas, lângă orașul finlandez Lappeenranta, aproape de granița cu Rusia. Împreună, fabricile Kaukas produc anual 590.000 de tone de hârtie lwc (hârtie stratificată cu gramaj redus) și 720.000 de tone de pastă cu sulfat albită.
Autonomie energetică
UPM-Kymmene a lucrat la autonomia energetică în ultimii 10 ani. Fabrica de celuloză Kaukas a suferit un amplu program de extindere și modernizare la sfârșitul anilor 90 și de atunci este considerată autonomă energetic – un obiectiv atins prin recuperarea căldurii secundare din procesele de răcire pentru a fi reutilizată în altă parte a fabricii. Asko Paakki, manager de operațiuni al fabricii de celuloză Kaukas, estimează că între 10 și 20% din energia recuperată la fabrică este folosită în altă parte a fabricii. „Surplusul de energie este vândut, de obicei, sub formă de abur de proces către fabricile de hârtie și de cherestea”, spune el.
„Reciclarea energiei necesită o planificare complexă și o abordare holistică”
O astfel de reciclare necesită o planificare complexă și o abordare holistică a nevoilor de răcire și a posibilităților de recuperare în întreaga fabrică.
Este un act de echilibru. Căldura secundară – prin definiție căldură transferată de la sursele primare de căldură către fluxurile de proces – este recuperată în apele de răcire și de condensare, folosind un sistem de schimbătoare de căldură, și reciclată prin instalație. Peste 100 de schimbătoare de căldură transferă căldura secundară de unde nu este necesară până acolo unde este necesară, creând un echilibru energetic care economisește pentru Kaukas milioane de euro în costuri cu energia în fiecare an.
Tendințe în industrie
Tendința în industria celulozei și hârtiei este de a dezvolta procese către o funcționare fără efluenți, pentru a reduce fluxurile de apă uzată și pentru a îmbunătăți eficiența procesului. Aceasta înseamnă temperaturi mai ridicate ale apei uzate, care necesită răcire suplimentară, explică Pekka Svinhufvud, manager de economie energetică la UPM-Kymmene’s Kaukas Pulp Mill.
Svinhufvud spune că posibilitățile de economisire a energiei ale integrării proceselor sunt foarte specifice fabricii. „Ele depind de conceptul de proces, de structura fabricii și de echilibrul energetic și de apă al instalației. Paakki explică faptul că efluentul de proces trebuie să fie răcit de la 70 până la 80 de grade Celsius (158 la 178 de grade Fahrenheit) la sub 40°C (104°F) înainte de a merge la stația de tratare biologică a efluenților, deoarece microorganismele nu vor supraviețui temperaturilor mai mari. La Kaukas, această căldură este recuperată folosind apă naturală într-un schimbător de căldură – o alternativă la turnurile de răcire folosite în multe fabrici de celuloză și hârtie, unde căldura este pur și simplu eliberată în atmosferă.
În fabrica de celuloză, apa de răcire din instalația de evaporare, filtratele de la instalația de albire, apa fierbinte de la răcire și apa caldă din epuratorul de gaze de ardere au cel mai mare potențial de recuperare a căldurii.
„Când am început cooperarea noastră, au fost efectuate teste și încercări cu câteva schimbătoare de căldură Alfa Laval. După doi ani de rezultate satisfăcătoare, am cumpărat din ce în ce mai multe. Căutăm continuu oportunități de a recupera căldura. Încă schimbăm procesul de producție și acum ne uităm la o zonă privind schimbul inter-filtrat.” - Asko Paakki, manager de operațiuni al Fabricii de Celuloză Kaukas
Schimbătoare de căldură în centrul recuperării căldurii
Un sistem complet nou de recuperare a căldurii cu schimbătoare de căldură cu plăci WideGap reproiectate pentru a obține temperaturi mai ridicate a fost instalat la uzina UPM-Kymmene Kaukas din Finlanda pentru a permite recuperarea căldurii secundare cu Alfa Laval ca furnizor principal. Alfa Laval a reproiectat și 13 schimbătoare de căldură spiralate pentru a crește eficiența.
Despre WideGap
Alfa Laval a dezvoltat schimbătoare de căldură cu plăci WideGap special pentru industria celulozei și hârtiei și a zahărului, pentru răcirea fibrelor care conțin efluenți și a altor componente. Cu spații largi dintre plăci, modelul plăcii și designul neted al portului care permite fibrelor și particulelor să curgă ușor, înfundarea este minimizată și timpul de funcționare maximizat.
Datorită debitului său în contracurent, un WideGap poate încălzi fluxul rece la o temperatură foarte apropiată de cea a fluxului cald care intră, maximizând recuperarea energiei. Sursele de căldură ca schimbătoarele de căldură cu plăci Alfa Laval WideGap pot fi utilizate deoarece au fost văzute anterior ca căldură reziduală. Ca rezultat, consumul de abur sub presiune poate fi redus, iar excesul de abur poate fi folosit pentru producerea de energie electrică.
Economii de energie
Milioane de euro economisite în fiecare an prin recuperarea căldurii secundare.
Schimbare de tehnologie
Faceți trecerea de la schimbătoarele de căldură shell-and-tube la schimbătoarele de căldură cu plăci WideGap, datorită capacității lor de a recupera căldura.