Att ersätta fossila bränslen är möjligt ur teknisk och praktisk synpunkt. Den bästa lösningen är att konvertera förbränningen i mesaugnen och gaspannan till träpulver och använda talloljan som bränsle till fastbränslepannan och sodapannan. För pappersmaskinerna finns ingen ekonomisk lönsamhet att konvertera till biogas då den är för dyr att köpa externt. Istället är egenproducerad produktgas ett bättre alternativ. Dock krävs det väldigt stora mängder produktgas för att täcka energibehovet men i dagsläget finns det en potential att producera upp till 19,2 MNm3 per år med barken som säljs vidare.
Mängden möjlig producerad biogas är låg och kan täcka drivmedelbehovet för internt bruk. Detta alternativ är dock tveksamt då behovet är litet samt att en uppgradering till fordonsgas måste göras.
Vid konvertering till förnyelsebara bränslen minskas den årliga bränslekostnaden med 8,7 miljoner kronor. Dock står bränslekostnaden endast för en liten del av den totala produktionskostnaden vilket nödvändigtvis inte gör att konverteringen är lönsam.
8. Referenser
Adams, T.N. (u.å.). Lime kiln principles and operations. Seattle WA Alvarez, H. (2006). Energiteknik del 1. Lund, Sverige: Studentlitteratur.
Bioenergiportalen. (2015). Hämtat från Energi och klimat- så häger det ihop:
http://www.bioenergiportalen.se/?p=5706
Apt, J., Newcomer, A., Lave, L.B., Stratford, D. & Dunn, L.M. (2008). An engineering-economic analysis of syngas storage.
Billingsfors. (u.å.). Ahlstrom-Munksjö Paper AB Billingsfors databas. Billingsfors.
Björn, A., Borgström, Y., Ejlertsson, J., Karlsson, A., Nilsson, F., & Svensson, B.
(2015). Biogasproduktion inom svensk pappers- och massaproduktion.
Linköping.
Bro, C. (2005). Förbränningsanläggningar för energiproduktion inklusive rökgaskondensering. Naturvårdsverket.
Carlsson, M., & Uldal, M. (2009). Substrathandboken för biogasproduktion.
Svenskt Gastekniskt Center.
Clemens Shutterstock, M. (2017). Energiläget 2017. Energimyndigheten.
Dahlgren, S., Liljeblad, A., Cerruto, J., Nohlgren, I., & Starberg, K. (2013).
Realiserbar biogaspotential i Sverige år 2030 genom rötning och förgasning. Stockholm: Energigas Sverige.
Energigas. (2017a). Hämtat från Gasol:
http://www.energigas.se/library/1572/gasolbroschyr.pdf
Energigas. (2017b). Hämtat från Biogas: http://www.energigas.se/fakta-om-gas/biogas/vad-aer-biogas/
Energikunskap. (2010). Bensin- diesel och eldningsolja. Hämtat från
Energimyndigheten: http://www.energikunskap.se/sv/FAKTABASEN/Vad-ar-energi/Energibarare/Fossil-energi/Olja/Bensin---diesel-och-eldningsolja/
Energimyndigheten. (2014). Hämtat från Massa- och papeprsindustrins energianvändning- forskning och utveckling:
https://www.energimyndigheten.se/globalassets/forskning--innovation/industri/programbeskrivning-massa_papper.pdf Energimyndigheten. (2015). Hämtat från Energiläget 2015:
https://www.energimyndigheten.se/contentassets/50a0c7046ce54aa88e0151 796950ba0a/energilaget-2015_webb.pdf
Energimyndigheten. (2017). Hämtat från Trädbränsle- och torvpriser:
http://www.energimyndigheten.se/globalassets/statistik/priser/tradbransle_o ch_torvpriser_en0307_2017-09-04.pdf
Fredriksson, A. (2015). Mätvärdesbaserad metod för minskade emissioner i mindre förbränningsanläggningar. Kalmar.
Harrysson, J. (2017). Produktion och användning av biogas och rötrester 2016.
Bromma: Energimyndigheten.
Held, J. (2011). Förgasning- Status och teknik. Svenskt gastekniskt center AB.
Ikonen, O. (2012). Alternative liquid biofuels for lime kilns. Lappeenranta Univeersity of Technology, Lappeenranta.
Kristensson, I., & Mccan, M. (2017). Utredning Biogas.
Västra Götalandsregionen.
Kristoffersson, S., Strandberg, L., Rönntoft, B., & Lilja, A. (2012). Biogaslagring.
Umeå: Umeå Universitet.
Lassi, U. & Wikman B. (2011). Förgasning av biomassa till värme, elektricitet och biobränslen. Karleby universitetscenter Chydenius.
Lehtikangas, P. (1999). Lagringshandbok för trädbränslen. Uppsala: Sveriges lantbruksuniversitet.
Lindquist, G. (2010). Energiförbrukning vid mjukpapperstillverkning. Karlstad:
Umeå Universitet.
Linne, M., Ekstrandh, A., Englesson, R., Persson, E., Björnsson, L., & Lantz, M.
(2008). Den svenska biogaspotentialen från inhemska restprodukter. Lund:
Avfall Sverige, Svenska Biogasföreningen, Svenska Gasföreningen och Svenskt Vatten.
Ljungdahl, B., Tao, L., & Paulander, M. (2008). Utjämning av pulverflöde till pulverbrännare. Nyköping: TPS Branschforskningsprogram för Energiverk.
Lundqvist, P. (2009). Mass and energy balances over the lime kiln in a kraft pulp mill. Uppsala: Uppsala Universitet.
Löfgren, B.E. (2017). Statistikrapport nr 1-2017. Pelletsförbundet.
Marbe, Å. (1991). Naturgasdrivna truckar. Malmö: Svenskt Gastekniskt Center AB.
Marks, J., Mattsson, J. E. & Nordlander, S. (2000). Malning av pellets och dosering av pulver till pulverbrännare. Högskolan Dalarna
Näslund, M. (2011). Energigasteknik. Malmö: Svaenska Gastekniskt Center AB.
Nilsson, L., Andreasson, R., Axelsson, B., Gustavsson, C., Malutta, R., Ottosson, A., . . . Zotterman, C. (2016). Fossil free tissue drying. Energiforsk(231).
Nordenö, A., & Gustavsson, C. (2017). Bio- och produktgas i massa- och pappersbruk. Energiforsk AB.
Novator. (1996a). Hämtat från Bränslet:
http://www.novator.se/bioenergy/wood/A4.pdf Novator. (1996b). Hämtat från Förbränning:
http://www.novator.se/bioenergy/wood/A3.pdf
Ohlin, P. (2017). Dagens Arbete. Hämtat från Billingsfors byter beteende:
https://da.se/2017/09/billingsfors-byter-beteende/
Olsson, B. (2012). Biooljeprojekt för Umeå Energi AB. Umeå Energi AB.
Persson, P.-A. (1992). Papperstorkning med GAS-IR. Svenskt Gastekniskt Center AB.
Pettersson, J. (2008). Brännkammare för träpulver- Teoretisk analys och praktiska försök. Instutitionen för teknik och design, TD, Bioenergiteknik. Växjö:
Divaportalen.
Stenström, S. (2002). Naturgas- och gasolanvändning vid tissuetillverkning samt framtida utveckling av tad-processer i Sverige och Europa. kemisk apparatteknik, LTH. Hämtat från
http://www.sgc.se/ckfinder/userfiles/files/SGCA34.pdf
Thunell, J. (1998). Utsläpp av oreglerade ämnen vid förbränning av olika bränslen. Svenskt Gastekniskt Center AB.
Wadsborn, R., Berglin, N., & Richards, T. (2007). Konvertering av mesaugnar från olje- till biobränsleeldning – drifterfarenheter och modellering. Stockholm:
Värmeforsk.
Österlund, P. (2014). Förändrat körsätt i sodapannan. Smurfit kappa kraftliner Piteå. Umeå
9. Bilagor
Bilaga A. Detaljerad processbeskrivning
Nedan ges en detaljerad beskrivning av de processer som är aktuella i massaproduktionen.
Vedhantering
Veden som används utgörs av 90 % rundved och 10 % sågverksflis. Den barkas och flisas, sedan sorteras den och flisen transporteras till flissilos eller en flisstack och därefter till fiberlinjen. Veden spolas i en barktrumma och sköljs sen i en stenfälla.
Vattnet från spolningen renas i sedimenteringsbassängen genom sedimentering och att vattnet recirkuleras. Sedimentet som bildas vid reningen används som bränsle tillsammans med barken i fastbränslepannan.
Veden barkas och flisas, sedan sorteras den och flisen transporteras till flissilos eller en flisstack och därefter till fiberlinjen. Flisen huggs med hjälp av ett flishugg. Veden spolas i en barktrumma och sköljs sen i en stenfälla. Vattnet från spolningen renas i sedimenteringsbassängen genom sedimentering och att vattnet recirkuleras. Om det är överskott av processvatten leds överskottet vidare till avloppsreningen.
Sedimentet som bildas vid reningen används som bränsle tillsammans med barken i fastbränslepannan.
Sommartid eldas vedspill tillsammans med bark i fastbränslepannan och vintertid säljs den vidare till andra industrier på grund av hög fukthalt. Det finns bara en fiberlinje på bruket och där friläggs fibrerna genom utlösning av lignin för att sedan producera pappersmassa,
Kokning av massa
Genom kokning i kemikalier separeras cellulosafibrerna från de övriga ämnena från veden. Kokeriet på Billingsfors Bruk består av fyra uppvärmda kokare med en volym på 125 m3. Kokprocessen sker enligt sulfatmetoden där processkemikalierna är vitlut bestående av natriumsulfid och natriumhydroxid. Kokningen utförs satsvis och barr- och lövvedsflis kokas separat. Kokarna töms efter kokning och vätskan som återstår kallas avlut och innehåller kokkemikalier, fiber och löst vedsubstans.
Efter kokningen blåses massan till en blåstank. Kokarna är anslutna till
lutspillsystemet som är gemensamt med återvinningsavdelningen. Förorenande kondensat och kondensat från indunstningen går vidare till reningen. Farliga gaser som uppstår går direkt till gaspannan för destruktion.
Tvättning och silning
Avluten från blåstankarna pumpas till tvätteriet för att frigöra kemikalierna från massan. Kvistrester och ej sönderkokad flis avskiljs i kvistsilar innan de förs vidare till en flerstegstvätt bestående av DD-filter och en tvättpress. Kvistresterna som silas ut tas till kokeriet för omkokning. Från tvätteriet leds massan till en mellanlagringstank innan den silas. Silning av massan i sileriet sker i flera steg och avslutas med att tvättas återigen på ett filter, s.k. Tvättfilter 1. Massa för elektroniska ändamål tvättas ytterligare i ett filter s.k. Tvättfilter 2. Den tvättade massan från
filtren pumpas till ett lagringstorn. Tvätten är en motströmstvätt där vätskan tillsätts i slutet av tvättkedjan och återanvänds nästkommande tvättsteg. Den renaste tvättväskan tvättar den renaste massan. För att hantera obalanser så finns det filtrattankar mellan tvättstegen. Sista steget för motströmstvätten är tvättfilter 1.
Tvättvätskan från DD-filtret kallas svartlut och tas via en lutcistern till indunstningen och vidare till sodapannan för återvinning av kemikalier i kombination att utvinna energi. Tvättvätskan från tvättfilter 2 leds till avloppsreningen. Före filtret tillsätts kemikalier för att säkerställa en mycket hög renhet.
Upptagningsmaskin
All massa som produceras på bruket går inte till pappersbruket utan en del säljs även externt. Från valspressen erhålls processvatten och bakvatten. Om vattenkvaliteten är tillräckligt hög återanvänds de i fiberlinjen. Att återanvända bakvatten begränsas på grund av att det ställs krav på vissa massakvaliteter. Överskottet av processvatten tas till avloppsreningen.
Återvinning av kokkemikalier och indunstning
Vid återvinning av kokkemikalierna natriumsulfid och natriumhydroxid så leds förbrukad svartlut från fiberlinjen till indunstning, sodapannan och vitlutsberedning.
Svartlut indunstas och torkas till en torrhalt på 68 %. Avdunstningsvattnet kallas kondensat och delas in i olika fraktioner beroende på hur förorenade de är.
Kondensatet tas om han i systemet för gas- och kondensathantering. Renare kondensat används i massatvätten och överskottet leds till avloppsreningen.
Lutförbränning
Svartluten från indunstningen förbränns i sodapannan. Vedsubstansen återvinns som ånga i kombination med att de inaktiva kokkemikalierna kan återvinnas. I sodapannan fördelas luten med lutsprutor och vid förbränning av luten bildar kemikalierna en smälta som rinner till en smältalösare via löprännor i pannans botten. Smältan löses i svaglut från kausticeringen och bildar grönlut.
Kausticering och mesaombränning
Grönluten från sodapannan omvandlas till vitlut i kausticeringen. Klarnare och slampress används för att rena grönluten. Den renade grönluten tas till en släckare där det tillsätts bränd kalk. Blandningen av grönlut och kalk leds sedan till ett kausticerings-kärl för att bilda vitlut. När vitluten har bildats renas den med en vitlutsklanare där bottenskiktet i form av mesa avskiljs. Därefter leds vitluten till en cistern för att återanvändas som kokvätska i kokeriet. Mesan som avskiljs lagras i tankar och tvättas över ett s.k. mesafilter innan det förbränns i mesaugnen till kalk och återanvänds i kausticeringen. För att hålla en tillräckligt god renhet på mesan och vid obalanser så kan mindre mängder mesa tas ut.
Bilaga B. Optimering av biogasprocessen
Förbehandling och samrötning är två metoder för att förbättra biogasproduktionen.
Metoderna sönderdelar svårnedbrytbara material vilket ger en ökning för bakteriernas angreppsmöjligheter, nedbrythastighet och hela nedbrytningspotentialen (Nordenö & Gustavsson 2017).
För att optimera metanproduktionen kan slammet förbehandlas termiskt, kemiskt eller termokemiskt. Att förbehandla slam innan det förs in i rötkammaren ger mer energi åt rötning vilket leder till ökad metanproduktion. Blandning av två eller fler olika substrat med olika näringssammansättning och koncentration kan ge en mer stabilare och effektiv biogasprocess så kallat samrötning. Studier visar att samrötning kan ge upp till 60 % mer metan än när substraten rötas separat.
Blandningen består vanligtvis av ett bas-substrat som rötas tillsammans med mindre mängder från andra substrat (Linne et al. 2008).
Ett substrat som kan samrötas är matavfall. I Sverige är i genomsnitt 134 kg per person både från separat utsorterat matavfall och matavfall som slängs direkt i soppåsen. Den genomsnittliga mängden matavfall förekommer från produktion, grossister, leverantörer, butiker, restauranger och hushåll. Rötning av matavfall ger hög biogasproduktion och hög VS-reduktion beroende på sorteringskvalité och förbehandlingsmetoden. Gödsel från kor är ett annat substrat som ger en bra och stabil rötningsprocess i rötkammaren. I gödsel återfinns fodertillskott som djuren har matas med som gör att gödseln innehåller viktiga mineraler och näringsämnen (Linne et al. 2008).
Bilaga C. Excel-modell
I Figur 33 presenteras en del av Excel-modellen som byggdes. I de gula rutorna appliceras gasernas sammansättning, gasernas antal kol- och väteatomer samt värmevärde. I den gröna rutan kan lutftöverskottet justeras.
För fasta och flytande bränslen byggdes modellen som presenteras i Figur 34. I de gula rutorna appliceras sammansättningen för bränslet, antal kol- och väteatomer samt värmevärde. I de gröna rutorna kan luftöverskott, askmängd och fukthalt justeras.
Figur 33. Excel-modell för gaser.
Figur 34. Excel-modell för fasta och flytande bränslen.