Pappersindustrin kan spara mycket el

Massa- och Pappersindustrin förbrukade 2005 22,8 TWh el, varav 4,5 TWh producerades i egna mottryckskraftverk, dvs. behovet av köpt el från nätet var ca 18 TWh. Branschen kan dock spara mycket el i sina fabriker. Det handlar bl a om effektivare pumpar, fläktar och motorer, effektivare raffinering av mekanisk massa och ökad egenproduktion av energi.

Pumpar

Mellan 30 och 40 % av elkonsumtionen i massa- och pappersindustrin bedöms vara pumpdrifter, motsvarande ca 8 TWh/år. Vid en undersökning i Skoghallsverken av tio pumpar varierade den verkliga verkningsgraden mellan 20 och 70 %. En pump som används rätt bör ha minst 60 % verkningsgrad. Pumpar bör vara frekvensstyrda och behovsstyrda. Därigenom spar man mycket el. Frekvensstyrning har utvecklats mycket under de senaste åren och är nu lönsamma att installera för i stort sett alla pumpar i processindustrin. År 2000 var bara 5-10 % av de försålda pumparna varvtalsreglerade ( Kemivärlden nr 6, år 2000, sid49). I samband med en genomgång av pumparna i Väja pappersbruk utanför Kramfors konstaterade Per-Ola Bylund att frekvensstyrning sparar ca hälften av elenergin ( Process Nordic 1/2004, sid 11). Scanpump har nu utvecklat effektivare pumpar som behöver 30 % mindre energi jämfört med en äldre pumpmodell.

”I vår nya BE-modell är den utbytbara slitskivan lätt att justera vilket ger förutsättning för att bibehålla en hög verkningsgrad”, säger Anders Bergkvist på Scanpump ( Sv. Papperstidning nr 8/2006).

Sulzer har också utvecklat en ny energisnål pump, Sulzer EnerSave, med 3-8 högre verkningsgrad än tidigare modeller. Den har bl a ny hydraulik utan krav på tätningsvatten och gjutformar av polystyren som ger stabila driftförutsättningar.

Svenska Control Drive där bl a pumplegenden Arne Jonsson i Hagfors ( ofta kallad Pump-Jonsson) är inblandad, har utvecklat mycket energisnåla sk ABCD-regulatorer till pumpar som klarar varvtalsregleringen på ungefär samma sätt som automatväxlade bilar istället för med frekvensstyrning. En demonstrationspump i Gruvön sparade hälften av elenergin.

Svensk massa- och pappersindustri bör kunna spara minst 2 TWh på pumpdrifter.

Fläktar

Fläktar i Europa förbrukar årligen minst 200 TWh elenergi enligt en EU-rapport. Svensk industri förbrukar drygt ca 12 TWh på fläktar. Rapporten hävdar att det går att spara bort 20-25 % av denna elförbrukning, motsvarande 2,65 TWh i svensk industri. Det handlar återigen om frekvensstyrning och behovsstyrning.

I Gällivare har en ny typ av fläkt utvecklats som är mycket energisnål, en s k spiralfläkt

( Nordisk Massa och Papper 1/2005). Verkningsgraden är överlägsen och fläkten spar ca 15 % av elenergin jämfört med en konventionell fläkt. Spiralfläkten är av radialtyp med bakåtböjda vingar så att luften har fri väg ut ur fläkten. Den blir därigenom också mycket tystgående. Fläkten säljs av företaget Spiralfläkt AB men ännu finns ingen sådan i pappersindustrin. Svensk massa- och pappersindustri bör kunna spara minst 1 TWh på effektivare fläktar.

Motorer

Beträffande motorer finns det idag sådana som har högre verkningsgrad än eff1-klass,

s k Eff1 plus-motorer eller Eff1 High performance, som ABB utvecklat inom ramen för IEAs teknikupphandlingsprojekt för ett par år sen. Den har minst 15 % lägre förluster jämfört med Eff1-motorer. De finns nu installerade bl a hos LKAB och där visat sig mycket lönsamma. 90 % av elenergin på LKAB förbrukas av motorer, ca 1,5 TWh/år. Pappersindustrin har inte köpt en enda Eff1-plus-motor.

Om pappersindustrin konsekvent skulle byta till motorer liknande ABBs High Performance-motorer skulle minst 0,5 TWh kunna sparas.

Raffinering av mekanisk massa

Framställning av mekanisk massa är mycket elenergikrävande, men ibland helt i onödan. Det finns teknik som kan spara en hel del elenergi. I dag utnyttjas bara 10-15 % av elenergin till mekanisk friläggning av fibrerna, resten blir spillvärme. Så det finns stort utrymme för nya energisnåla metoder Ett exempel är tvåstegsraffinering, dvs. först en grovraffinering vid hög koncentration och sen vid låg koncentration. En sådan teknik kan enl. uppgifter från Holmen spara in ca 300 kWh el/ton massa. En annan möjlighet är att höja varvtalet i raffinören med Andritz teknologi från 1500 till 2300 varv/minut, något som Andritz bedömer spara in minst 300 kWh/ton.

Med en kombination av kända tekniker skulle man kunna reducera elbehovet vid raffinering av mekanisk massa för tryckpapper från 2400 till 1400 kWh/ton ( Ny Teknik nr 37/2003).

Nyligen beviljade Energimyndigheten 45 MKr till Holmen för att slutföra ett utvecklingsprojekt för elsnål mekanisk massa. Det är en kombination av tre olika delprojekt, a) förbehandling av flisen, b) styrning av raffineringstrycket och c) ovannämnda kombination av HC/LC raffinering. Man bedömer att besparingspotentialen är ca 2,25 TWh i Sverige om

Inga nya problem uppstår.

CTMP-tillverkning för kartong är energisnålare på grund av andra kvalitetskrav. T ex har man i Fors kartongbruk minskat det specifika behovet av el för CTMP-raffineringen från 1300 kWh/ton 2005 till 800 kWh/ ton idag, bl a genom att byta ut malskivorna. Bedömningen är att man ska kunna minska förbrukningen ytterligare inom en snar framtid, till ca 600 kWh/ton. I Sundsvall bedömer man att det ska gå att komma ner under 500 kWh/ton för raffinering av kartong-CTMP.

Sammantaget bör en besparing på inemot 3 TWh kunna nås med nu känd teknik vid mekanisk massaframställning

Massabruket

Aspa bruk ligger idag på en förbrukning på ca 580 kWh/ton torkad barrsulfatmassa för avsalu, dvs. klart under KAM2-projektets idealvärde 712 kWh/ton och dagens genomsnittvärde på ca 800 kWh/ton. Aspas ledning bedömer att de snart når ner till 560 kWh/ton. KAM-projektet, som är skogsindustrins beskrivning av s k modellfabriker, har haft mycket försiktiga bedömningar om möjligheten av att spara energi i pappersindustrin. Det ska förstås mot bakgrund av pappersindustrins aggressiva krav på mer kärnkraft. En av finesserna i Aspa är att man valt en betydligt högre fiberkoncentration, 5 %, vid tvättningen av massan. Därigenom behöver man inte pumpa runt så mycket vatten och spar därigenom energi.

Om alla svenska massabruk förbrukade 560 istället för 800 kWh/ton massa skulle ca 1 TWh sparas utöver vad som ovan nämnts.

Pappersbruket

En stor elslukare i pappersbruket är malningen av fibrerna för att de ska bilda starka nätverk.

Det är en teknik som påminner om raffineringen av mekaniska massor och har således liknande sparpotential. Förbrukning av malenergi i den svenska pappersindustrin torde uppgå till ca 1 TWh, varav troligen en tredjedel skulle kunna sparas, delvis på liknande sätt som vid raffineringen. Det handlar också vid malningen om att optimera den specifika kantbelastningen genom att använda ett finare malgarnityr, den s k Finebarmetoden . Sådana malskivor har nu utvecklats vilket gör att man nu kan mala med lägre kantbelastning än tidigare.

Användningen av elslukande vakuum vid avvattningen av pappersbanan kan vara onödigt hög och bör energioptimeras liksom också användningen av filtar och viror.

En rimlig besparingspotential i pappersbruken, utöver vad som ovan nämnts om pumpar, fläktar och motorer, bör vara ca 0,5 TWh.

Ökad elproduktion

Massa- och pappersindustrin producerade 2005 ca 4,5 TWh elenergi i mottrycksturbiner. Den siffran ökar till 6,5 TWh nästa år, på grund av elcertifikaten och elpriserna. Snart blir det också möjligt att investera i förgasning av svartlut från kemisk massatillverkning. Då kan bruket producera ca 2000 kWh el/ton massa från svartluten, dvs. mer än en fördubbling av vad som är normalt idag, ca 600 kWh/ton. Ifjol producerades ca 8 Mton kemisk massa, dvs. det finnns en potential på ca 15 TWh elproduktion med hjälp av svartlutsförgasning.

En annan möjlighet är att omvandla 80-gradig processvärme till elenergi med hjälp av s k LTT-teknik ( LTT= Low Temperature Turbine) som utvecklats i Höganäs av uppfinnaren

Lennart Strand ( Ny Teknik nr 47/2004). En potential på minst 5 TWh ökad elproduktion med denna teknik finns i massa- och pappersindustrin.

Självförsörjning möjlig

Sammantaget kan man därför spara minst 7 TWh av nuvarande elförbrukning i massa- och pappersindustrin. Samtidigt kan man på sikt öka den egengenererade elenergin från idag ca 5 TWh till ca 18 TWh, varav LTT-tekniken kan stå för ca 5 TWh och svartlutsförgasning o d för resten. Egenproduktionen överstiger således nettobehovet av tillförd el så att massa- och pappersindustrin på sikt som bransch betraktat blir mer än självförsörjande på el.

Göran Bryntse

Tekn Dr i Pappersteknik

Expert på Massa- och pappersindustrins elförsörjning i

Bl a Energikommissionen 1977 och Konsekvensutredningen 1979