SIVUJA SUOMEKSI Riittävätkö biomassavarat vastaamaan Euroopan energiatarpeita? Euroopan unioni on asettanut tavoitteeksi lisätä uusiutuvan energian käyttöä lämmön ja sähkön tuotantoon sekä liikenteen biopolttoaineeksi siten, että vuonna 2020 käyttö on 20 prosenttia loppuenergian kulutuksesta. Suurin osa tästä tavoitteesta on tarkoitus kattaa bioenergialla. Jotta EU:n tavoitteeseen päästään, tarvitaan 220 miljoonaa öljyekvivalenttitonnia (Mtoe) bioenergiaa vuodessa, mikä merkitsee noin 500 miljoonaa tonnia kuivaa biomassaa. Tällä hetkellä bioenergian käyttö on noin 10 prosentin luokkaa ja noin 100 Mtoe. Yli 50 prosenttia EU:n energian kulutuksesta menee lämmöntuotantoon. Samanaikaisesti EU on asettanut tavoitteeksi vähentää energiankulutusta ja kasvihuonepäästöjä, joten tämä luo lisämahdollisuudet uusiutuvan energian lisäämiseen. Oleellista on lisätä biopolttoaineiden käyttöä lämmön, sähkön ja mahdollisesti myös kylmän tuottamiseen, jolloin polttoaineesta saatava hyöty on paras. VTT on selvittänyt EUBIONET III -projektissa bioenergiavaroja Euroopassa. Selvityksen mukaan vuotuinen teknistaloudellinen bioenergiapotentiaali on noin 157 Mtoe ilman biohajoavaa jätettä. Peltobiomassat ja metsätähde ovat suurin käyttämätön potentiaali. Metsätähde, jonka potentiaali on noin 40 Mtoe, ei yleensä sovellu teollisuuden puuraakaaineeksi. Haasteena on lisätä hakkuutähdeiden käytön lisäksi harvennuspuun käyttöä ja vähentää tuotanto- ja logistiikkakustannuksia. Peltobiomassoille esitetään monessa selvityksessä suurta potentiaalia (80 – 180 Mtoe/v), mutta niiden korjuu, logistiikka ja käyttö voimalaitoksissa on haasteellista ja käyttö melko vähäistä. Markkinoilla ei ole vakiintunutta ja kustannustehokasta korjuutekniikkaa muulle kuin viljan oljelle. Peltobiomassat luovat haasteen sähköntuotannossa polttoaineen kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien takia. Haasteita on polttotapahtumassa kattilan likaantumisessa ja kuumakorroosiossa. Kestävä kehitys korostuu myös bioenergian tuotannossa ja kuljetuksessa. Peltobiomassojen osalta erityisesti maankäyttökysymykset sekä kasvihuonekaasupäästöt ovat tärkeimmät. Lisäksi keskus- tellaan kilpailutilanteesta bioenergian, ruoan ja lannoitetuotannon välillä. Kriteereitä ja sertifiointijärjestelmiä on maailmalla viitisenkymmentä. Osa kriteereistä on toisiinsa nähden ristiriitaisia ja vaikeasti todennettavissa. Kriteerit koostuvat ympäristö-, talousja sosiaalisista näkökohdista. Yhtenäisiä kriteereitä ei ole olemassa kiinteille ja kaasumaisille polttoaineille. EU:n uusiutuvien energialähteiden direktiivi asettaa kestävän kehityksen kriteerit liikenteen biopolttoaineille. EUBIONET III -selvityksen mukaan markkinatoimijat näkivät tärkeimpinä kriteereinä kasvihuonekaasupäästöt, energian käytön sekä vedenkulutuksen. Kestävän kehityksen kriteerit voivat pienentää tai lisätä myös bioenergian potentiaalia. Onko biopolttoaineiden tuonnista ratkaisu Euroopan lisääntyvään biopolttoaineiden tarpeeseen? Kyllä on niissä maissa, joissa omat bioenergiavarat eivät riitä kattamaan asetettua tavoitetta. Näissä maissa kuten Alankomaissa, Belgiassa ja Isossa-Britanniassa bioenergian kestävää käyttöä tuetaan. Tärkein tuontipolttoaine on puupelletit, joita käytetään pölypolttokattiloissa kivihiilen seospolttoaineena. PohjoisAmerikka ja Venäjä kattavat yli 80 prosenttia puupellettien tuonnista Eurooppaan, mikä on lähes 2 miljoonaa tonnia. Puupellettien kansainvälinen käyttö on noin 16 miljoonaa tonnia, josta Eurooppa käyttää 11 miljoonaa tonnia. Euroopan sisäinen pellettikauppa on 3,3 miljoonaa tonnia. Pöyry on arvioinut, että vuonna 2020 pellettien markkinat ovat maailmanlaajuisesti noin 58 miljoonaa tonnia ja tuonti Eurooppaan kasvaa 20 miljoonaan tonniin. Mukaan tulee myös uusia tuontimaita kuten Brasilia ja Etelä-Afrikka. Monissa hankkeissa kehitetään myös uusia biopolttoainetuotteita kuten kivihiilen korvaavaa biohiiltä, jonka ominaisuudet ovat kivihiiltä lähellä. Biohiiltä voidaan kuljettaa edullisesti pitkiä matkoja, ja säilyvyys on parempi kuin yleensä jalostamattomilla biopolttoaineilla kuten kuorella, sahanpurulla ja hakkeella. Ensimmäiset tehtaat ovat käynnistymässä Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa. Eri selvityksien mukaan Euroopassa ja erityisesti muilla mantereilla on riittävästi teoreettisia bioenergiavaroja hyödyntämättä. Erityisesti hyvälaatuiset biomassavarat kuten puu on parhaiten käytössä. Huomattavaa on myös, että metsäteollisuuslaitokselle saapuvasta puusta noin 40 prosenttia päätyy bioenergian tuotantoon. Kun tarkastellaan alueellista saatavuutta lämpötai voimalaitoksen käyttöön, voi biopolttoaineista olla pulaa tai samasta raaka-aineesta kilpailevat eri käyttäjäsektorit tai hinta muodostuu liian korkeaksi. Tärkeintä olisi löytää eri markkinasektoreille sopiva biopolttoaine huomioiden muut käyttäjäsektorit. Suuret voimalaitokset voivat hyödyntää huonolaatuisia raaka-aineita, joiden hinta on edullinen. Pienet laitokset tarvitsevat hyvälaatuisen polttoaineen, mikä yleensä on puuperäinen. Johtava tutkija Eija Alakangas, VTT RESULTS PULP & PAPER 1/2012 SIVUJA SUOMEKSI RotoFormer - ykkösluokan parannuspaketti TwinRoll-puristimeen RotoFormer kehitettiin alun perin Metson uusinta TwinRollpesupuristinsukupolvea edustavaan TwinRoll Evolution -puristimeen. Nyt tämä uusi massansyöttölaitteisto on saatavilla myös DPA-, DPB- ja TRP TwinRoll -puristimiin. Vanhan syöttölaitteen korvaaminen RotoFormerilla tuo monia etuja. Puristimen suurempi allaskulma sekä massan parempi jakautuminen ja formaatio lisäävät merkittävästi kapasiteettia useilla syöttösakeuksilla ja tehostavat pesua. RotoFormer myös minimoi syöttölaitteen tukkeutumisriskiä. RotoFormer koostuu massansyöttölaatikosta ja pyöri- västä ruuvista. Syöttölaatikko on avoin telan pinnalle. Ruuvi pitää yllä massan virtausta syöttölaatikossa sekä jakaa ja muodostaa sakeudeltaan tasaista massaa optimaalisen läpimenon varmistamiseksi. RotoFormerin erikoisrakenteen ansiosta massan syöttösakeus voi vaihdella 3-11 prosentin välillä, mikä mahdol- DryOnyx H -release-pinnoite Erinomaiset release-ominaisuudet ja kulutuksenkesto Kuivatussylinterin pinnan huono release-ominaisuus aiheuttaa ajettavuusongelmia, radan tarttumista ja pölyämistä monilla paperitehtailla. Likaantunut kuivatussylinterin pinta puolestaan alentaa kuivatuskapasiteettia ja huonontaa radan kosteusprofiilia. Ratkaisun tämänkaltaisiin ongelmiin tuo kaavaroiduille kuivatusja jäähdytyssylintereille kehitetty Metson DryOnyx H -releasepinnoite. Se jatkaa edeltäjiensä DryOnyx Z:n ja DryOnyx ZL:n hyvää työtä parannetuin ominaisuuksin. DryOnyx H -pinnoitteen pohjakerros on tehty erittäin kovasta karbidipinnoitteesta, jonka kulutuksenkesto on huomattavasti parempi kuin aiemmissa pinnoitteissa. Jopa nelinkertai- nen kulutuksenkesto pidentää pinnoitteen elinikää merkittävästi ja vähentää uudelleenpinnoituskustannuksia, sillä pohjakerrosta ei tarvitse pinnoituksen yhteydessä uusia. Pinnoitteen KOT K AMILL S PK 2 “Paras release-pinnoite, joka meillä on koskaan ollut” Kotkassa sijaitseva Kotkamills Oy on yksi DryOnyx H -pinnoitteen käyttäjistä. Sen PK 2:lla valmistetaan päällystettyä aikakauslehtipaperia 185 000 tonnin vuosikapasiteetilla. Koneen leveys on 5,97 metriä ja nopeus 1 400 m/min. Vaikuttavia tuloksia DryOnyx H:lla - Kaavarointi on sujunut hyvin. Kaavinterä kuluu nyt tasaisesti, ja sen elinikä on lähes kaksin- 1/2012 RESULTS PULP & PAPER kertaistunut entiseen verrattuna. Metson ValEco 4.1 -terän elinikä on keskimäärin 15 päivää, kertoo PK 2:n kunnossapidon päivämestari Mikko Vaulamaa. RotoFormerin etuja Jopa 30% suurempi kapasiteetti, jonka saa aikaan - suurempi allaskulma - massan korkeampi syöttösakeus, jopa 11% Suurempi pesuteho, jonka saa aikaan - erinomainen massan jakautuminen ja formaatio Tukkeutumisriskin minimointi listaa kapasiteetin noston jopa 30 prosentilla. Parannuspaketti sisältää RotoFormerin, uuden, paremman suihkuputken, pitkittäiset ilmatiivisteet ja uudet ilmapaineistetut reunatiivisteet pintakerros on tehty erityisesti Metson käyttöön kehitetystä fluoropolymeeriyhdisteestä. Pintakerroksen ominaisuudet on optimoitu takaamaan erinomainen release, kaavaroitavuus ja hyvä kulutuksenkesto. Ideaalinen tehtaalla tehtävään pinnoitukseen DryOnyx H on kehitetty erityisesti paperikoneessa tehtävään pinnoitukseen, mikä lyhentää seisokkiaikaa. Aikaavievää sylinterin lämmitystä ei enää tarvita, sillä pinnoitteen erikoispolymeeri kovettuu voimakkaan UVvalon ansiosta alhaisemmassa lämpötilassa. Samalla vältetään lämmityksen vahingolliset vaiku- Vaulamaan mukaan pinnoite pysyy puhtaampana, eikä likaa keräänny kaavarille kuten aiemmalla pinnoitteella. Likakertymä kaavaroinnissa on minimaalinen, ja rata irtoaa hyvin uudesta pinnoitteesta. - Olemme tyytyväisiä uuteen pinnoitteeseen. Se on paras release-pinnoite, joka meillä on koskaan ollut, toteaa puolestaan PK 2:n päivämestari Timo Koskela. puristimille, joissa on vedellä säädettävät reunatiivisteet. Tietoja parannuspaketista RotoFormer on helppo asentaa. Se pultataan puristimen olemassaoleviin reikiin. DPB- ja TRPB-puristimilla ei juuri tarvita muutoksia, mutta DPA- ja TRPA-puristimissa ammeeseen tarvitaan joitain muutoksia. Asennus kestää noin kolme päivää DPB- ja TRPB-puristimilla ja viisi päivää DPA- ja TRPA-puristimilla. Puristimen pääkäyttö ja syöttö on mahdollisesti uusittava, jotta ne selviävät kapasiteetin nostosta. [email protected] Puh. +46 70 312 83 71 tukset, kuten sylinterin muodon muutokset, epätasapaino ja sylinteripäädyn tiivistevauriot. Alhainen kitka kaavaroinnissa Yksi uuden pinnoitteen eduista on hyvä kaavaroitavuus. Uudessa polymeerimatriisissa käytettyjen erikoislisäaineiden ansiosta sen kitkakerroin on 80 prosenttia alhaisempi kuin aiemmissa pinnoitteissa. Tämän ansiosta kaavarointitulos on parempi, kaavinterän kärki kuumenee vähemmän, terän käyttöikä pitenee ja sylinterin käyttötehontarve pienenee. [email protected] Puh. 0400 461 417 Mikko Vaulamaan mukaan DryOnyx H -pinnoite pysyy puhtaampana kuin muut release-pinnoitteet. SIVUJA SUOMEKSI LignoBoost teki läpimurron Metso sai äskettäin ensimmäisen tilauksensa LignoBoostlaitoksesta ja toimittaa maailman ensimmäisen kaupallisen asennuksen Domtarille Yhdysvaltoihin. Uusi laitos tulee yhtiön Plymouthin-sellutehtaan yhteyteen Pohjois-Carolinassa. Tilaus on merkittävä läpimurto Metson patentoidulle LignoBoostteknologialle ja tuo asiakkaalle useita etuja. Laitos otetaan kaupalliseen käyttöön vuoden 2013 alkupuolella. LignoBoost-laitokseen investoivan tehtaan päätavoite on usein lisätä selluntuotantoa, sillä poistamalla osan tehtaan tuottamasta kokonaisligniinistä soodakattilan kuormitus vähenee. Lisäksi tehdas saa entistä parempaa lisäarvoa tuotteesta, jota on aina poltettu soodakattilassa. Useimmat markkinasellutehtaat tuottavat nykyisin energiaa yli oman tarpeensa ja voivat myydä sitä ulkopuolisille esi- merkiksi sähköksi, lämmöksi tai biopolttoaineiksi (kuori, ligniini jne.). Ligniini soveltuu hyvin polttoaineeksi; sitä on testattu pölypolttimissa sekoitettuna hiilen kanssa. Sitä voidaan myös sekoittaa nestemäisiin polttoaineisiin, kuten fossiiliseen öljyyn (ainakin lisäämään käytettävää biopolttoainetta), mäntyöljypikeen tai muihin nestemäisiin polttoaineisiin. Ligniiniä voidaan myös jalostaa moniksi tuotteiksi. Sitä Vähennä energiankulutusta parantamalla ajettavuusjärjestelmiä HiRun- ja SymRun Plus -ajettavuusjärjestelmien uusi rakenne puolittaa puhalluslaatikoiden energiankulutuksen. Sama erinomainen energiaa säästävä ratkaisu on nyt saatavilla myös olemassaoleville ajettavuusjärjestelmille. Uudet ratkaisut soveltuvat erityyppisille alateloille yksiviiraosalla ja kaikentyyppisille kuivatusosageometrioille, esimerkiksi sektoroiduille alipaineteloille ja rei’itetyille alateloille ilman ulkoista ilmajärjestelmää. Uusi rakenne tuo säästöjä HiRun- ja SymRun-puhalluslaatikoissa käytetään tuttua ja hyväksi koettua puhallusteknologiaa tukemaan paperirataa nopeiden paperi- ja kartonkikoneiden yksiviiraviennissä olevissa kuivatusryhmissä. Huolimatta siitä, että Metsolla on erinomaisesti toimivia ajettavuusjärjestelmien referenssejä jo sadoilla tuotantokoneilla, löytyy aina parantamisen varaa. Kehitystyö on keskittynyt erityisesti energiankulutuksen vähentämiseen sekä ratkaisui- hin, joita voidaan käyttää sekä uusissa että jo olemassaolevissa puhalluslaatikoissa. Ensimmäiset erinomaisia tuloksia antaneet referenssit ovat jo toiminnassa. Tehtaalla tehtävät prosessiparannukset tuovat säästöjä Kaikki uudet tekniset parannukset ovat helposti toteutettavissa myös olemassaoleville HiRun- ja SymRun-puhalluslaatikoille. Työ tehdään tehtaalla samanaikaisesti säännöllisen LignoBoost on Metson toimittama kattava prosessiratkaisu. LignoBoost on kehitetty Innventian ja Chalmersin teknillisen yliopiston tutkimusyhteistyönä. Ruotsin Bäckhammarissa sijaitsevan koelaitoksen kapasiteetti on 24 tonnia vuorokaudessa. Laitos on kuulunut Innventialle vuodesta 2006. Metso osti LignoBoost-teknologian Innventialta vuonna 2008, ja yhtiöt ovat siitä lähtien tehneet yhteistyötä prosessin kaupallistamiseksi. on muunnettu edulliseksi hiilikuiduksi, jonka kysynnällä on suuri kasvupotentiaali, sillä uusien kulkuneuvojen on oltava kevyempiä, jotta ne käyttäisivät vähemmän polttoainetta. Toinen monien mahdollisuuksien tuote on ligniinistä valmistettava aktivoitu hiili. LignoBoost on vuosien tuotekehitystyön tulos. Innventia ja Chalmersin teknillinen yliopisto Ruotsissa aloittivat yhteisen tutkimusprojektin vuonna 1996 ja todensivat LignoBoostin suunnitteluperiaatteet vuonna 2003. Teknologiaa testattiin ensin tehdasolosuhteissa, kunnes vuonna 2007 rakennettiin koelaitos, jossa nyt tuotetaan puhdasta ligniiniä polttoaineeksi. puhalluslaatikkohuollon kanssa. Kaksipäiväisessä seisokissa pystytään tekemään muutostyö jopa yli 10 puhalluslaatikkoon alkuperäisestä puhalluslaatikkomallista riippuen. Uudesta rakenteesta on hyötyä myös isommissa ajettavuuteen liittyvissä uudistuksissa. Suorituskyvyltään parannetut HiRun-ajettavuuslaatikot käyttävät paljon vähemmän ilmaa, joten olemassaolevan ilmajärjestelmän vapautunut kapasiteetti voidaan käyttää mahdollisille uusille HiRunpuhalluslaatikoille. [email protected] Puh. 040 709 2015 Käytön aikainen hallinta tuo säästöjä Uudet puhalluslaatikkomallit kuluttavat puolet vähemmän sähköenergiaa verrattuna vanhaan malliin. Energiankulutus riippuu myös siitä, miten järjestelmää ajetaan ja käytetään. Merkittävää säästöä tuo järjestelmän säätäminen Ei poikittaista vastamäen suutinta Vain yksi poikittaissuutin Säädettävä taskualipainejakaja Ajettavuusjärjestelmien uudet energiaa säästävät ratkaisut. RESULTS PULP & PAPER 1/2012 SIVUJA SUOMEKSI ja tasapainottaminen niin, että vältetään liian korkeita alipainetasoja, ja että oikeassa positiossa on oikea paine. Viritys ja hienosäätö kuuluvat aina Metson ajettavuuspalveluihin ja puhalluslaatikkotoimituksiin. Kunnossapito tuo säästöjä Ajettavuusjärjestelmien kunnosta kannattaa pitää huolta. Lika, rasva ja pöly aiheuttavat ajettavuusongelmia ja alentavat energiatehokkuutta. Kun ajettavuusjärjestelmää huolletaan säännöllisesti ja suoritus- kykyä viritetään seisokin aikana, puhaltimen käyttämää energiaa säästyy jopa 70 prosenttia. Laskettuna säästyneestä sähköenergiasta takaisinmaksuajat tällaiselle investoinnille ovat olleet alle vuoden. Lisäksi muut edut, kuten parantunut pään- Energiansäästöä ja parempaa ajettavuutta kutomattomilla ja hybridi-TMO-huovilla Metso on kehittänyt kutomattomia ja hybridihuopiaan vastaamaan paremmin asiakkaiden vaatimuksia energiansäästöstä ja paremmasta ajettavuudesta. Kutomattomat ja hybridihuovat tunnetaan nopeasta startista ja hyvästä nippivedenpoistosta. Niiden kehittyneet TMO-versiot varmistavat myös erinomaisen ajettavuuden. Huovilla on merkittävä rooli tehokkuuden ja kustannussäästöjen kannalta. Prosessi on monimutkainen, joten on tärkeää analysoida sitä laajemmin eikä vain yhtä osaa siitä. Energiansäästöjä oikeilla puristinhuopavalinnoilla Vähentämällä paperikoneen energiakustannuksia on mahdollista saada aikaan isoja säästöjä. Sähkönkulutus puristinosalla on valtava ja maksaa jopa satoja tuhansia euroja vuodessa. Noin 20-30 prosenttia sähkönkulutuksesta aiheutuu imulaatikoiden käytöstä. Niiden aiheuttama kitka lisää käyttöjen energiankulutusta, ja alipaineen muodostamiseen kuluu suuri määrä energiaa. Energiaa voidaan säästää käyttämällä kutomattomia ja hybridihuopia. Ne maksimoivat nippivedenpoiston, joten imulaatikoita ei tarvita tai niiden alipainetasoa voidaan alentaa. AquaMaster, Metson kutomaton huopa. 1/2012 RESULTS PULP & PAPER Perinteiset kutomattomat ja hybridihuovat: AquaMaster ja EcoMaster AquaMasterin rakenne kyllästyy nopeasti vedellä, mikä nopeuttaa starttia ja maksimoi nippivedenpoiston. Kun kaikki vesi poistetaan nipissä, imulaatikot eivät enää lisää radan kuiva-ainetta. Erikoiskerros huovan sisällä minimoi jälleenkastumisen. EcoMaster on kudotun ja kutomattoman rakenteen yhdistelmä. Myös sillä on erinomaiset nippivedenpoisto-ominaisuudet, mutta imulaatikoita voidaan silti käyttää tarvittaessa. Sen muita etuja verrattuna kutomattomiin huopiin ovat sileä pinta, markkeeraamattomuus, mittastabiilisuus ja vähäinen tukkeutuminen. Uutta: TMO:n korkealaatuiset kutomattomat ja hybridityypit Pitkälle kehitetty hybridipohjainen TMO (TransMaster Open) -huopa on osoittautunut erinomaiseksi niin energiansäästön kuin ajettavuuden suhteen. Impregnoitu hartsikäsittely varmistaa TMO:n tasaisen suoritus- vienti, suurempi ajonopeus ja pienempi ratakatkojen määrä, lyhentävät takaisinmaksuajan muutamaan viikkoon. [email protected] Puh. 040 553 3857 kyvyn koko sen ajoajan. Käsittely tekee huovan rakenteesta tiiviin ja kokoonpuristumattoman sekä oivallisen nopeaan starttiin ja heti alkavaan nippivedenpoistoon. Rakenne ei muutu ajoaikana, eikä pitkään käynti-ikään liittyviä ongelmia kuten reunanyppimistä tai tukkeutumista esiinny. Hyvä mekaaninen vastustuskyky tekee TMO:sta pitkäikäisen ja kestävän myös suurissa nippipaineissa, vaikka pohjakangas on kutomaton tai hybridi. Hybridi-TMO-huopia käytetään yhä enemmän monissa maailman nopeimmissa sanomalehti- ja hienopaperikoneissa, etenkin pick-up- ja ensimmäisissä puristinpositioissa varmistamaan häiriötöntä ajoa. [email protected] Puh. 040 774 9855 [email protected] Puh. 050 593 6349 Teoreettinen esimerkki huopakustannuksista ja mahdollisista säästöistä hybridi-TMO-huovalla Oikeilla huopavalinnoilla on mahdollista saada aikaan merkittäviä säästöjä. Huopakustannukset verrattuna tuotantosäästöihin (EUR/vuosi) Q Kustannus Q Säästöt Alkuperäinen huopakustannus (pick-up & 1-puristin) Huopakustannus, pidempi ajoaika + 1 viikko (pick-up & 1-puristin) Puolet imulaatikoiden alipaineesta/pumpuista suljettu Startti nopeutui 12 h -> 3 h Pidempi huovan ajoaika, 2 huovanvaihtoa vähemmän vuodessa 0,5 katkoa päivässä vähemmän Teoreettinen esimerkki: sanomalehtipaperikone, SymPress II + 4-puristin, nopeus 1 700 m/min, neliöpaino 45 g/m2, leveys rullaimella 8,7 m. Huovan koko: Pick-up: 380 kg, 1-puristin: 280 kg, huovan ajoaika 5 viikkoa (= 11 huopaa/positio/vuosi). EcoMaster, Metson hybridihuopa. TMO, Metson hybridipohjainen TransMaster Open -huopa.