تجربة مصنع الورق Hallsta مع نوافخ الهواء في معالجة المياه
يوجد Hallsta Pappersbruk في هالستافيك خارج نورتاليجين، السويد. يُطوِّر مصنع الورق Hallsta ورق المجلات والكتب العالي الجودة وينتجه.
لقد مهدنا الطريق معًا نحو منشأة أكثر كفاءة بفضل التقنية الجديدة.
Holmen : تركيز قوي على الاستدامة
عملية إنتاج الورق
في Hallsta Pappersbruk، تبدأ العملية بلُبّ الخشب الوارد من الغابات المُدارة بشكل مستدام. أولاً، تتم إزالة اللحاء في أسطوانة اللحاء ثم يتم تقطيع جذوع الأشجار إلى شرائح. يتم استخراج ألياف الخشب وفصلها عن طريق طحن الشرائح في مطاحن كبيرة، أو مصافٍ، في ما يسمى بالعملية الميكانيكية الحرارية. بعدئذٍ يتم خلط الألياف بكميات كبيرة من الماء لتنظيفها والحصول على لُبّ بالقوام المناسب حتى يمكن ضخه إلى ماكينات الورق الكبيرة. تقوم ماكينات الورق بإزالة الماء والتأكد من تجميع الألياف بشكل صحيح. يتم لف الورق النهائي على أسطوانة فولاذية كبيرة. ويتم قطع الورق بالعرض المناسب ولفُّه على بكرات أصغر، وتغليفه وتسليمه للعملاء.
استهلاك الطاقة وإعادة تدويرها
يُعد مصنع ورق Holmen في هالستافيك أحد أكبر مستهلكي الطاقة في السويد. ويراجع المصنع باستمرار كيفية تقليل استهلاك الطاقة وإعادة التدوير بشكل أكبر، بما في ذلك:
- لا يستخدم المصنع غلايات الوقود الصلب ولا يصدر منه أي انبعاثات أحفورية.
- تولد المصافي في محطة اللب الحراري الميكانيكي (TMP) قدرًا كبيرًا من الحرارة والبخار، تتم إعادة تدوير 80% منهما. وهي مكتفية ذاتيًا بالبخار الذي يتم استخدامه، من بين أمور أخرى، لتسخين المياه اللازمة لعملية التصنيع وتجفيف الورق في ماكينات الورق.
- ومن خلال استخدام مياه التبريد الواردة من ضواغط الهواء المضغوط في التدفئة المركزية، فإنها تساهم بتوفير حوالي 600 إلى 700 كيلووات/ساعة تُستخدم في تدفئة الحضانات والمدارس في هالستافيك.
- يتم تحويل الحمأة التي تحتوي على بقايا الألياف الناتجة من عملية معالجة مياه الصرف الصحي إلى سماد عضوي وتصبح تربة ليفية تحتوي على الكثير من العناصر الغذائية ويتم بيعها كمُحسِّنات للتربة.
- يتم بيع نشارة الخشب ولحاء الأشجار كوقود حيوي لمحطات التدفئة الخارجية حيث يتم استخدامها في توفير التدفئة المركزية.
- وحتى يستمر نمو الغابة، يزرع Holmen شجرتين جديدتين على الأقل مقابل كل شجرة يتم قطعها.
في مصنع الورق بأكمله، يتم استخدام الهواء المضغوط في مجموعة متنوعة من العمليات، مثل التحكم والتنظيف ونفخ الأجهزة بالهواء وإنتاج الورق من خلال ماكينة تُعرف باسم تشكيل الأطراف.
يتم استخدام عدة ضواغط حلزونية (ZR) من أطلس كوبكو بأحجام مختلفة في هذه العمليات منذ الثمانينيات. وبالنسبة إلى عملية معالجة المياه البيولوجية لمياه الصرف، يتم استخدام النوافخ ( ZS وZB ) من أطلس كوبكو لتوفير الأكسجة في الأحواض.
نوافخ الهواء: جزء مهم من عملية معالجة المياه
في إطار إنتاج اللُبّ والورق، يتم استخدام كميات كبيرة من المياه. وفي مصنع الورق Hallsta، يتم تنظيف ما يقرب من 24500 م3 من مياه المعالجة يوميًا. وتتم معالجة مياه المعالجة المستخدمة على عدة مراحل، في ثلاثة أحواض باستخدام المعالجة البيولوجية من نوع مفاعل الغشاء الحيوي ذي الطبقة المتحركة (MBBR) والحمأة المُنشَّطة. من المهم وجود ما يكفي من الهواء لاستيعاب عملية المعالجة، وذلك للحفاظ على الجودة المناسبة والنوع المناسب من البكتيريا للوصول إلى الأداء الأمثل.
يبلغ عمق أكبر حوض عشرة أمتار ويبلغ عمق الحوضين الأصغر خمسة أمتار. في الماضي، كانت تُستخدم النوافخ lobe بشكل أساسي لأكسجة المياه في الأحواض. كانت النتائج متفاوتة، ولكن في النهاية، لم تكن الماكينات من نوع lobe تعمل بشكل جيد. تعرضت الماكينات من نوع lobe لعدة أعطال، لا سيما في أعمق حوض، بسبب وجود الكثير من الضغط الراجع. لقد تم إرجاع الهواء الساخن، وزادت سخونة الماكينة بشكل مفرط، حتى إن إحدى الماكينات اشتعلت فيها النيران. من منظور الهندسة التشغيلية، كان من الضروري العثور على ماكينات نفخ يمكنها تحمل ضغط راجع يزيد عن 1 بار.
توفيرات محتملة للطاقة بنسبة تتراوح ما بين 25 و30% وضغط أفضل في الحوض العميق
في السابق، كان يتم استخدام النوافخ من نوع lobe في أكسجة الحوض العميق، وعندما حان وقت استبدال أحدها، تم اختيار منفاخ حلزوني (ZS) من أطلس كوبكو بدلاً منها.
في خمس مناسبات، أجرى مصنع الورق Hallsta اختبارات قارنوا فيها التكنولوجيا واستهلاك الطاقة بين ماكينات النفخ من نوع lobe وماكينات النفخ الحلزونية. وأظهرت الاختبارات توفيرات محتملة للطاقة بنسبة تتراوح ما بين 25 و30% مع استخدام النافخ الحلزوني من أطلس كوبكو.
ثمة ميزة أخرى وهي قدرة النافخ الحلزوني على دفع الهواء إلى أسفل الحوض، وهو ما كان يمثل مشكلة في السابق مع استخدام الماكينات من نوع lobe فحسب. وتدريجيًا، تم استبدال كل النوافخ من نوع lobe الآن بالنوافخ الحلزونية (ZS) في الحوض العميق.
زيادة السعة وتوفير الأكسجة في الأحواض الضحلة
بالنسبة إلى الحوضين الضحلين، كان يتم استخدام الماكينات من نوع lobe وماكينتين توربينيتين أصغر حجمًا في السابق. وقد تم استبدالها بنوافخ توربينية (ZB) من أطلس كوبكو ذات قوة أكبر وزيادة أكبر في حجم الهواء.
مع تطوّر الإنتاج في مصنع الورق Hallsta وتغيره بمرور الوقت مع تشديد متطلبات الانبعاثات، دعت الحاجة إلى زيادة سعة ماكينة النفخ لتصبح قادرة على تنظيف المياه بطريقة جيدة.
ترتبط هذه النوافخ التوربينية بنظام التحكم Optimizer 4.0، وهو نظام تحكم مركزي للتحكم في وقت تشغيل الماكينات واستهلاك الطاقة وتحسينهما.
يجب أن تكون لديك السعة الصحيحة والتوفر العالي لنوافخ الهواء، حتى تحظى بالإنتاج الكامل في المصنع.
إدارة مياه الصرف
أحواض الترسيب في مصنع الورق Hallsta. مصدر الصورة: Holmen
مع زيادة الإنتاج، يزداد الحمل العضوي على معالجة مياه الصرف الصحي. وتتحلل المواد العضوية مثل بقايا السليلوز في الماء بمساعدة الكائنات الحية الدقيقة التي تحتاج إلى الأكسجين.
في أثناء عملية الترسيب، يُعد الحصول على النوع الجيد والمناسب من البكتيريا أمرًا مهمًا، ويتم الحصول عليه من خلال توفير درجة الحرارة، وقيمة درجة الحموضة، والعناصر الغذائية ومستويات الأكسجين المناسبة.
في أثناء معالجة مياه الصرف الصحي، ينظرون إلى كمية إجمالي الكربون العضوي (TOC) في الماء. تُعد متطلبات الانبعاثات الخاصة بإجمالي الكربون العضوي مرتفعة، ولكن من خلال تحقيق كفاءة بنسبة 90%، والتي تُعد بمثابة خفض لإجمالي الكربون العضوي، يتم استيفاء هذا المطلب في Hallsta Pappersbruk.
لعدم توفير السعة المناسبة في عملية معالجة المياه تكلفة باهظة
النتائج بعد 10 سنوات من استخدام النوافخ الحلزونية والتوربينية
بعد استبدال كل الماكينات من نوع lobe على مدار فترة تبلغ عشر سنوات، ترى الآن انخفاض تكاليف الصيانة وزيادة الموثوقية ومدى التوفر.
إن العمر الافتراضي للنوافخ الحلزونية في الحوض العميق أفضل بكثير من العمر الافتراضي للماكينات من نوع lobe. تم شراء أول ضاغط حلزوني لمصنع الورق Hallsta في عام 2012 ولا يزال قيد التشغيل. إن تكلفته الاستثمارية أعلى بالمقارنة مع الماكينة من نوع lobe ، لكن تحقيق الربحية بمرور الوقت أفضل.
يرجع السبب وراء اختيار النوافخ الحلزونية والتوربينية من أطلس كوبكو إلى مزيج من استهلاك الطاقة والسعر والتكنولوجيا واتفاقية الخدمة.