Energetická vyváženost – rekuperace tepla ve finské celulózce
V celulózovém a papírenském průmyslu může využití sekundárního tepla představovat velké úspory. A finská skupina UPM-Kymmene to ví z vlastní zkušenosti.
DATUM 2023-11-28 AUTORVýroba papíru vyžaduje obrovské množství energie k zajištění procesů ohřevu a chlazení, které tento průmysl vyžaduje. Finská UPM-Kymmene, největší evropská lesnická skupina a jeden z největších světových výrobců papíru, dokonale vyvážila procesy ohřevu a chlazení, což vedlo k přebytkům energie.
Rekuperace tepla z teplé vody je nejvýhodnější, když tvoří celulózka a papírna jeden celek – jako v Kaukasu, kde rekuperace tepla v celulózce šetří páru pro použití v papírně.
Integrace procesů bez využití kondenzačních věží je pro průtoky chladicí vody v celulózkách klíčová. Vede k úsporám energie a lepší ekonomice spotřeby energie.
Kaukaská celulózka je součástí komplexu UPM-Kymmene (dvě papírny a celulózka) v Kaukasu nedaleko finského města Lappeenranta, v blízkosti hranic s Ruskem. Komplex v Kaukasu ročně vyrobí 590 000 tun lehce natíraného (LWC) papíru a 720 000 tun bělené sulfátové buničiny.
Energetická soběstačnost
Skupina UPM-Kymmene pracuje na energetické soběstačnosti již 10 let. Koncem 90. let prošla kaukaská celulózka rozsáhlým programem rozšíření a modernizace a o té doby je považována za energeticky soběstačnou. Tohoto cíle dosáhli rekuperací sekundárního tepla z chladicích procesů pro další využití v jiných provozech závodu. Asko Paakki, provozní ředitel kaukaské celulózky, odhaduje, že 10 až 20 % energie rekuperované v celulózce se využívá jinde v komplexu. „Přebytek energie je solidní, obvykle ve formě technologické páry pro papírnu a především pro pily,“ uvádí.
„Recyklace energie vyžaduje složité plánování a komplexní přístup.“
Taková recyklace vyžaduje složité plánování a komplexní přístup k potřebám chlazení a možnostem rekuperace v celém závodu.
Jde o vyváženost. Sekundární teplo, podle definice teplo přenášené z primárních zdrojů do procesních průtoků, se rekuperuje v chladicí a kondenzační vodě pomocí systému výměníků tepla a recykluje se v závodu. Více než 100 výměníků tepla převádí sekundární teplo tam, kde je potřeba. Tato energetická vyváženost šetří každoročně kaukaskému závodu miliony eur na nákladech na energii.
Průmyslový trend
V celulózovém a papírenském průmyslu je trendem vyvíjet procesy, které vedou k provozu bez odpadních vod, snížení průtoku odpadních vod a zvýšení procesní účinnosti. To znamená vyšší teplotu odpadní vody, která vyžaduje další chlazení, vysvětluje Pekka Svinhufvud, manažer energetického hospodářství v kaukaské celulózce skupiny UPM-Kymmene.
Svinhufvud říká, že možnosti úspory energie s využitím integrace procesů jsou pro každý závod specifické. „Závisí na koncepci procesů, rozvržení celulózky a vyváženosti využití energie a vody v závodu.“ Paakki vysvětluje, že technologická odpadní voda se musí chladit ze 70 až 80 °C (158 až 178 °F) na méně než 40 °C (104 °F), protože mikroorganismy ve vyšší teplotě nepřežijí. V Kaukasu se toto teplo rekuperuje s využitím oběhové vody ve výměníku tepla – alternativa chladicích věží využívaných v řadě celulózek a papíren, kde se teplo jednoduše vypouští do okolí.
V celulózce mají největší potenciál pro rekuperaci tepla chladicí voda z odparek, filtráty z bělicího zařízení, teplá voda z chlazení a pračky spalin.
„Na začátku spolupráce proběhlo testování a zkoušky s několika výměníky tepla společnosti Alfa Laval. Po dvou letech odpovídajících výsledků jsme kupovali další a další. Neustále hledáme nové možnosti, jak rekuperovat teplo. Výrobní proces neustále měníme a nyní se zaměřujeme na oblast výměny v rámci filtrátů.“ – Asko Paakki, provozní ředitel kaukaské celulózky
Výměníky tepla hlavním prvkem rekuperace tepla
V kaukaské celulózce UPM-Kymmene ve Finsku jsme instalovali zcela nový systém rekuperace tepla s deskovými výměníky tepla WideGap upravenými pro vyšší teploty pro rekuperaci sekundárního tepla. Hlavním dodavatelem byla společnost Alfa Laval. Společnost Alfa Laval rovněž upravila 13 spirálových výměníků tepla a zvýšila jejich účinnost.
O výměníku WideGap
Společnost Alfa Laval vyvinula deskový výměník tepla WideGap speciálně pro celulózový a papírenský průmysl a pro cukrovarnictví k chlazení odpadních vod s obsahem vláken a dalších nečistot. Díky širokým mezerám mezi deskami, vzoru desek a hladkému provedení otvorů mohou vlákna a částice snadno protékat, což minimalizuje ucpávání a maximalizuje provozuschopnost.
Protiproudý tok umožňuje výměníku WideGap ohřát studený proud na teplotu velmi blízkou teplotě vstupujícího horkého proudu, a maximalizovat tak rekuperaci energie. Deskové výměníky tepla WideGap umožňují využít zdroje tepla dříve považované za odpadní teplo. Lze tak snížit spotřebu čerstvé páry a přebytečnou páru lze využít k výrobě elektřiny.
Úspory energie
Každoročně ušetřené miliony eur díky rekuperaci sekundárního tepla.
Technologický posun
Přejděte z trubkových výměníků tepla na výměníky WideGap, protože umožňují rekuperaci tepla.