Ervaringen van de Hallsta-papierfabriek met luchtblowers voor waterzuivering
Hallsta Pappersbruk is gevestigd in Hallstavik buiten Norrtäljein in Zweden. De Hallsta-papierfabriek ontwikkelt en produceert hoogwaardig papier voor tijdschriften en boeken.
Samen hebben we de faciliteit efficiënter gemaakt met nieuwe technologie.
Holmen: sterk gericht op duurzaamheid
Het papierproductieproces
Bij Hallsta Pappersbruk begint het proces met houtpulp van duurzaam beheerde bossen. Eerst wordt de schors verwijderd in een schorstrommel en worden de boomstammen vervolgens in stukjes gehakt. De houtvezels worden geëxtraheerd en gescheiden door de stukjes te vermalen in grote molens (raffinaderijen) tijdens een zogenaamd thermisch proces. De vezels worden vervolgens gemengd met grote hoeveelheden water om ze te reinigen en de pulp de juiste consistentie te geven, zodat deze naar de grote papiermachines kan worden gepompt. De papiermachines verwijderen het water en zorgen dat de vezels correct worden samengevoegd. Het afgewerkte papier wordt opgerold op een grote stalen cilinder. Het papier wordt op de juiste breedte gesneden en opgerold op kleinere rollen, verpakt en afgeleverd bij klanten.
Energieverbruik en recycling
De papierfabriek van Holmen in Hallstavik is een van de grootste energieverbruikers van Zweden. Ze bekijken voortdurend hoe ze hun energieverbruik kunnen verlagen en meer kunnen recyclen:
- De fabriek gebruikt geen ketels op vaste brandstoffen en heeft geen fossiele uitstoot.
- De raffinaderijen in de TMP-installatie (Thermo Mechanische Pulp) genereren veel warmte en stoom, waarvan 80% wordt gerecycled. Ze zijn zelfvoorzienend in dat de stoom wordt gebruikt om onder andere het water te verwarmen dat nodig is tijdens het productieproces en het papier in de papiermachines te drogen.
- Door stadsverwarming te genereren uit het koelwater van de persluchtcompressoren leveren ze ongeveer 600-700 kW/u, wat wordt gebruikt om de scholen van Hallstavik te verwarmen.
- Slib met vezelresten uit het afvalwaterzuiveringsproces wordt gecomposteerd en wordt vezelrijke grond met veel voedingsstoffen en wordt verkocht als bodeverbeteraar.
- Zaagsel en schors worden als biobrandstof verkocht aan externe verwarmingsinstallaties waar het wordt gebruikt om stadsverwarming te produceren.
- Om te zorgen dat het bos verder groeit, plant Holmen ten minste twee nieuwe bomen voor elke boom die wordt gekapt.
Binnen de hele papierfabriek wordt perslucht gebruikt voor verschillende processen, zoals controle, reiniging, instrumentenlucht en papier produceren via een machine wat we ‘tip drawing’ noemen.
Sinds de jaren 80 worden er diverse schroefcompressoren (ZR) van Atlas Copco in verschillende maten gebruikt voor deze processen. Voor het biologische waterzuiveringsproces voor procesafvalwater worden de blowers (ZS en ZB) van Atlas Copco gebruikt voor zuurstoftoevoer in de bassins.
Luchtblowers: een belangrijk onderdeel van het waterzuiveringsproces
Voor de productie van pulp en papier worden grote hoeveelheden water gebruikt. In de Hallsta-papierfabriek wordt ongeveer 24.500 m3 proceswater per dag gezuiverd. Het gebruikte proceswater wordt in verschillende fasen behandeld, in drie bassins met biologische behandeling van het MBBR-type en geactiveerd slib. Het is belangrijk om voldoende lucht beschikbaar te hebben tijdens het behandelingsproces, om de juiste kwaliteit en het juiste type bacteriën te behouden voor een optimale werking.
Het grootste bassin is tien meter diep en de twee kleinere bassins zijn vijf meter diep. In het verleden werden voornamelijk lobbenblowers gebruikt om het water in de bassins van zuurstof te voorzien. De resultaten varieerden, maar uiteindelijk deden de lobbenmachines het niet goed. Er waren verschillende storingen in lobbenmachines, vooral in het diepste bassin, omdat er te veel tegendruk was. Er werd hete lucht teruggeduwd, de machine raakte oververhit en één machine vatte zelfs vlam. Vanuit operationeel technisch oogpunt was het noodzakelijk om blowers te vinden die een tegendruk van meer dan 1 bar(e) kunnen weerstaan.
Mogelijke energiebesparingen van 25-30% en een betere druk in het diepe bassin
Voorheen werden alleen lobbenblowers gebruikt om het diepe bassin van zuurstof te voorzien, en toen het tijd was om een van deze blowers te vervangen, werd er in plaats daarvan voor een schroefblower (ZS) van Atlas Copco gekozen.
In vijf gevallen voerde de Hallsta-papierfabriek tests uit waarbij de technologie en het energieverbruik tussen machines met lobbenblowers en schroefblowers werden vergeleken. Uit de tests bleek een potentiële energiebesparing van 25-30% met behulp van de schroefblower van Atlas Copco.
Een ander voordeel is dat de schroefblower de lucht omlaag kan drukken naar de bodem van het bassin, wat eerder een probleem was bij machines met alleen lobbenblowers. Langzaamaan zijn alle lobbenblowers in het diepe bassin vervangen door schroefblowers (ZS).
Grotere capaciteit en zuurstoftoevoer in de ondiepe bassins
Voor de twee ondiepere bassins werden eerder machines met lobbenblowers en twee kleinere machines met turboblowers gebruikt. Deze werden vervangen door turboblowers (ZB) van Atlas Copco met meer vermogen en een grotere toename van het luchtvolume.
Aangezien de productie in de Hallsta-papierfabriek na verloop van tijd is ontwikkeld en veranderd terwijl de emissievoorschriften zijn aangescherpt, was er meer blaascapaciteit vereist om het water op een goede manier te kunnen zuiveren.
Deze turboblowers zijn aangesloten op het Optimizer 4.0-besturingssysteem, een centraal besturingssysteem om de bedrijfstijd en het energieverbruik van de machine te regelen en te optimaliseren.
U moet over de juiste capaciteit en een hoge beschikbaarheid van de luchtblowers beschikken om de fabriek op volledige productie te kunnen laten draaien.
Afvalwaterbeheer
Sedimentatiebassins in de Hallsta-papierfabriek. Foto: Holmen
Bij een hogere productiviteit neemt de organische belasting op afvalwaterzuivering toe. Organisch materiaal, zoals celluloseresten, wordt in het water afgebroken met behulp van micro-organismen die zuurstof nodig hebben.
Tijdens het sedimentatieproces zijn goede en juiste bacteriën van groot belang, en deze krijgt u door de juiste temperatuur, pH-waarde, voedingsstoffen en zuurstofgehaltes.
Tijdens afvalwaterbehandeling kijken ze naar de hoeveelheid TOC (totale hoeveelheid organische koolstof) in het water. De emissievoorschriften voor TOC zijn hoog, maar door een efficiëntie van 90% te bereiken, gezien als TOC-reductie, wordt dit bereikt bij Hallsta Pappersbruk.
Onvoldoende capaciteit voor het waterzuiveringsproces is kostbaar
Resultaten na 10 jaar met schroef- en turboblowers
In de afgelopen tien jaar hebben we alle lobbenmachines vervangen, waardoor we nu lagere onderhoudskosten, een hogere betrouwbaarheid en een grotere beschikbaarheid ervaren.
De levensduur van de schroefblowers in het diepe bassin is veel langer dan van de lobbenmachines. De eerste schroefcompressor van de Hallsta-papierfabriek werd in 2012 aangeschaft en is nog in bedrijf. Het vereist hogere investeringskosten vergeleken met een lobbenmachine, maar de winst op de langere termijn is hoger.
Er is voor de schroefblowers en turboblowers van Atlas Copco gekozen, vanwege een combinatie van energieverbruik, prijs, technologie en serviceovereenkomst.