Det innebär att bruket kraftigt minskar sin användning av eldningsolja. Förutom ny mesaugn installeras också nytt mesafilter och vitlutfilter. Alla dessa delar tillhör fabrikens återvinning och genomförs som ett projekt kallat BioLoop 2011.
Projektet har ett fokus på energieffektivisering och minskad klimatpåverkan. Tack vare den biobränsleeldade mesaugnen minskar bruket sitt årliga behov av eldningsolja med 17.000 kubikmeter.
– Vid upphandlingen av utrustningen har vi poängerat att energikonsumtionen ska ned och att vi därför strävar efter en anläggning med hög energieffektivitet, säger Håkan Wänglund, projektchef på SCA Östrand och tillika projektchef för BioLoop 2011. En annan anledning till att bygga ny mesaugn är att vi har problem med tillgängligheten i de befintliga två ugnarna. Vi tvingas ofta till akuta stopp för att reparera dem.
– Sedan behöver vi uppgradera kapaciteten, fortsätter Håkan Wänglund. Fabrikens återvinning med sina befintliga mesaugnar är idag en flaskhals i produktionen. Nu ligger bruket på en årsproduktion av 420.000 ton sulfatmassa. Nya mesaugnen kommer att ha en kapacitet som motsvarar en årsproduktion på 800.000 ton.
Återvinningen
Orsaken till att varje sulfatmassafabrik har en återvinningsdel är att återvinna kokkemikalier och samtidigt utvinna energi. Svartluten som är rest efter kokningen, eldas i sodapannan, där energi utvinns. Efter processen i sodapannan tar man tillvara grönlut, som innehåller bland annat natriumkarbonat (soda) och natriumsulfid. Natriumsulfiden fungerar som kokkemikalie och behöver inte omvandlas. Natriumkarbonatet däremot, omvandlas i kausticeringsprocessen, där natriumkarbonat tillsammans med kalciumhydroxid blir till natriumhydroxid (också en kokkemikalie) och kalciumkarbonat.
Man måste sedan omvandla kalciumkarbonaten enligt kalkcykelns princip, först till kalciumoxid och därefter till kalciumhydroxid. Det första steget, från kalciumkarbonat till kalciumoxid (bränd kalk) sker genom ombränning i mesaugn. Processen kräver värme och har sitt temperaturoptimum vid cirka 1100 grader C.
Ugnarna
Både de befintliga två mesaugnarna hos SCA Östrand och den som ska ersätta dessa, är konstruerade som roterugnar, liksom fallet är vid flertalet sulfatfabriker. Ugnen består av ett långt svagt lutande mantelrör som är inklätt med tegel för att isolera stålröret från den höga temperaturen. I ugnen finns en brännare. Förbränningsluft blåses in i nederänden och mesa (vars huvudbeståndsdel är kalciumkarbonat) matas på i ovanänden. För att materialet ska omblandas och transporteras mot nederänden, samt för att få rätt temperaturfördelning roteras röret.
Nya mesaugnen är 125 meter lång och har 4,5 meters diameter. Den lutar cirka 1 grad. Vid 100 procent last (vid maxkapacitet) roterar ugnen 1,46 varv/minut. Två motorer på vardera 200 kW driver en kuggkrans monterad runt manteln. Den omgärdas också av fyra bärringar som vilar på lagrade stödrullar. Det är viktigt att rotationen inte upphör under drift, eftersom detta skulle ge ojämn temperaturfördelning som kan orsaka formförändring på manteln.
– Vi installerar reservkraft som träder in vid strömavbrott, berättar Håkan Wänglund. Något dieseldrivet reservkraftverk blir det dock inte, utan vi tar istället reserv-elen från ett helt annat ställverk än det ordinarie.
Hela ugnen är infodrad med tegel; isolerande mantel-tegel ut mot stålmanteln och slit-tegel innerst. Slit-teglet är utsatt både för hög värme och mekanisk förslitning från mesan som passerar. Isoleringen är viktig för att skydda stålmanteln. Dess yttertemperatur bör inte överstiga 200 grader C. Man måste också förhindra att fetter i kullager och smörjoljor skadas.
Värmeväxlingen
Förvärmning av förbränningsluften sker genom att den i nederänden av röret möter den färdiga (brända) kalken. Detta parti fungerar som ”kalkkylare” och får ner kalkens temperatur till cirka 250 grader C, för att inte skada transportören som tar hand om kalken. ”Kalkkylaren” fungerar samtidigt som värmeväxlare eftersom den överför värmen till tilluften och därmed sparar energi.
På ett ungefär motsatt sätt fungerar värmeväxlingen i övre öppningen av ugnen. Mesan har efter mesafiltret en torrhalt på 75 procent. Där den matas in i ugnen möter den de utströmmande rökgaserna och rycks med uppåt och in i en cyklon, där gasfas och fast fas separeras. Därmed torkas mesan så mycket det går. Mindre ballast i form av vatten in i ugnen sparar också energi.
– Sedan reserverar vi plats för en rökgaskylare som i ett sista steg minskar rökgastemperaturen från max 300 grader ner till kanske 50 grader, och då utvinner vi ytterligare energi, förklarar Håkan Wänglund. Detta är en option i projektet.
Nya mesaugnen har kapaciteten 774 ton kalk/dygn. De gamla har sammanlagd kapacitet på 400 ton kalk/dygn. Kapaciteten 774 är ett garantivärde, som leverantören Andritz måste leva upp till. Vid den lasten har ugnen sitt energimässiga optimum, det vill säga det är då den förbrukar minst energi per kg kalk. Specifika energibehovet kommer att bli lägre med nya ugnen än med de befintliga.
Övervakningen
Vid mesaugnen kommer man att installera en IR-skanner som övervakar ugnen i hela dess längd. Skador i murverket kan då upptäckas tidigt. Dessutom försöker man hitta bra teknik för att med sensorer mäta temperaturen, vid inloppet och utloppet, men även inne i ugnen. Temperaturövervakning on-line kan indikera skador, men är också en hjälp för att optimera processen. Vid bland annat Billerud Gruvön har man tillämpat den tekniken. Det är svårt att hitta teknik som klarar den tuffa miljön i ugnen och SCA Östrand kommer att utveckla metoden tillsammans med Andritz.
Reningen
Rökgaserna ut från ugnen går först till ett elfilter som tar bort partiklar. Eftersom de i all huvudsak består av kalk, så förs stoftet tillbaka in i ugnen. Efter elfiltret sitter rökgasfläkten, som drivs av en 400 kW motor. Det kräver alltså lika mycket effekt att få rökgaserna genom kanalerna som att rotera ugnen. Sista reningssteget utgörs av två venturi-skrubbers i serie. Svaveldioxid och andra svavelföreningar absorberas här av vattendroppar. Vätskan återförs till processen. Svavlet är en beståndsdel i kokkemikalierna och bör därför tas tillvara; detta gynnar svavelbalansen i sulfatprocessen och medger att mindre mängd köpta kemikalier behöver tillsättas.
De övriga investeringarna
Projektet innebär också att befintligt mesafilter ersätts med ett nytt. I mesafiltret koncentreras mesan innan den förs till mesaugnen. ”Huvudprodukten” i fabrikens återvinningsdel är vitluten. Den filtrerades tidigare i flera vitlutfilter. Dessa ersätts nu med ett enda stort trycksatt vitlutfilter, som har kapacitet motsvarande en massaproduktion på 800.000 ton.
Bränslet
Bränslet till nya mesaugnen tillverkas av SCA BioNorr i Härnösand. De tillverkar så kallad vit pellets, av råvaror från bland andra SCA Östrand och SCA Tunadal sågverk. Pelletsen får inte innehålla bark, eftersom man behöver ett bränsle som så långt det är möjligt består av enbart kol, väte och syre, utan inslag av andra grundämnen.
Vid SCA Östrand byggs bränslehantering i form av tippficka, skruvtransportörer och elevatorer. Pelletsen krossas i två hammarkvarnar. Nittioåtta procent av partiklarna ska vara mindre än 1 mm och 50 procent mindre än 0,5 mm.
– Det är viktigt med rätt fördelning på storleksfraktionerna. Vi kommer att utvärdera detta när vi trimmar in pannan, säger Håkan Wänglund.
Några andra svenska bruk eldar sin mesaugn med biobränsle. Hos Kappa Kraftliner i Piteå har man periodiskt eldat med träpulver och hos Södra Mönsterås har man delvis eldat med träbränsle. SCA Östrand är dock först att från grunden bygga ny mesaugn för träpulvereldning.
Fördelarna
Under 2009 förbrukade de befintliga mesaugnarna 17.000 kubikmeter eldningsolja, en kostnadspost som nu försvinner. SCA Östrand förbrukade 2009 fossila bränslen motsvarande 1008 TeraJoule. När nya mesaugnen tas i drift minskar detta med 80 procent. Specifika energiförbrukningen per ton ombränd kalk minskar dessutom, eftersom nya anläggningen har högre verkningsgrad. Sedan förbrukar nya ugnen mindre el-energi per ton kalk. Allt detta rimmar väl med SCA:s nya koldioxidmål att minska sina utsläpp från fossila bränslen och från inköpt el och värme (i relation till produktionsnivån) med 20 procent till 2020, med 2005 som basår.
Kemikalieförbrukningen hos SCA Östrand kommer också att minska. Tack vare nya vitlutfiltret blir vitluten (med sina kokkemikalier) av högre och jämnare kvalitet. Det ger jämnare produktionsförhållanden och minskar behovet att tillsätta köpta kemikalier i kokvätskan.
Tack vare att fabriken får en återvinningsdel med bara en linje, och till stor del ny utrustning, ökar tillgängligheten och underhållsbehovet minskar. Exempelvis räknar man med att tegelinfodringen i mesaugnen håller fem år utan åtgärder.
Mesaugn, mesafilter, vitlutfilter och bränslehantering dimensioneras för en kapacitet motsvarande 800.000 ton sulfatmassa per år. Resten av fabriken klarar idag inte denna kapacitet och det dröjer också innan behovet uppstår. För närvarande söker man koncession för produktion av 550.000 ton sulfatmassa och 110.000 ton CTMP-massa. Under 2009 producerades 420.000 ton sulfatmassa och 90.000 ton CTMP-massa.
Projektet
När detta skrivs är huvuddelarna av projektet upphandlade. Pålning och grundläggning pågår. Provdrift planeras till oktober-november nästa år och övertagandet ska ske ungefär vid årsskiftet 2011/12.
– Inom projekt BioLoop 2011 modifierar vi också vår fastbränslepanna. Den eldas normalt med bark, men när den är blöt måste vi använda eldningsolja. Nu byter vi brännare i pannan för att kunna elda även med träpulver.
– Alla de åtgärder som nu genomförs är bra för energihushållningen och miljön, men kommer också i hög grad att bidra till brukets lönsamhet, där övergången från eldningsolja till biobränsle ger ett viktigt bidrag, avslutar Håkan Wänglund, projektchef vid SCA Östrand.
Kjell-Arne Larsson