Energianalys, analys samt förslag för minskad ... - Tfe

SammanfattningFör medlemskap i programmet för energieffektivisering krävs ett certifieratenergiledningssystem. Det ger, förutom ett effektivare energiarbete, även sänkt elskatt från0,5 öre/kWh till 0 öre/kWh vilket för SCA Packaging Obbola AB innebär minskadeutgifter med 1,6 miljoner kr per år. För att kunna införa ett energiledningssystem behövsen energianalys samt åtgärder för att minska specifika elanvändningen.Rapporten syftar till att beskriva avdelningarnas funktion och energiflöde, samt vilkaförbättringspotentialer som identifierats. Även planerade och nyligen genomfördaförändringar har beskrivits.Jämförelser med andra bruk har gjorts för att kunna relatera energiförbrukningen medandra fabriker. Framförallt är det raffinörer och defibrörer i massabruket som har högelförbrukning. Detta innebär dock av kvarneffekten kan minskas så totala effekten somanvänds för malning av fibrer är normal i förhållande till andra bruk.Specifika energianvändningen definieras som använd effekt per ton producerad liner.Specifika elanvändningen har sedan starten 1975 minskat och trenden pekar mot fortsattminskning. Biobränsle ligger på en ganska konstant nivå och oljan minskade fram till 1988men ökar nu på grund av ökat ångbehov i torken på grund av produktionsökning.En turbinmavapump finns installerad i sodapannan och skulle kunna användas för attanvända mindre el, men det är inte ekonomiskt att driva den istället för att använda ångatill en el-turbin och sedan driva en elmavapump. Skillnaden ligger i att gröna certifikatbeviljas vid elproduktion vid förbränning av tjocklut i sodapannan.Pump 713PU201 pumpar klarfiltrat till ”viragrop botten” och är strypreglerad. Genom attbygga om pumpen till frekvensriktad tjänas 45 kkr/år vilket ger en rak återbetalningstid påinvesteringen på 2,5 år.Pumparna 468003 samt 468004 pumpar vatten till magnetfiltret i sodapannan samtuppehåller vissa små funktioner. Filtret har använts för att bortföra järnrester frånkondensatet. Pumparnas elförbrukning kan minskas med 20 kW om pumparnastrypreglerasVentilationen i pappersbruket kommer att förändras för ökad effektivitet. Den totala elbesparingenmotsvarar ca 100 kkr/år. Huvudsyftet med åtgärden är dock att minskakondensproblemen och öka ventilationskapaciteten.För förbättrad värmeeffektivitet har kondensorn i pappersbruket undersökts. Effekten somgår till avlopp har beräknats och ligger normalt på 2,2 MW vilket kostar 525 kr/h. Det gårinte att ta tillvara all värme men det aktuella intervallet är 0 till 0,8 MW, beroende påytvikt. För att minska värmeförlusten har larm införts vilket gett goda resultat.I indunstningen byts refluxkondensorn ut under hösten 2005 för ökad kapacitet. Det germinskad ånganvändning med 3 ton ånga per timme i indunstningen samt minskadvarmvattenproduktion. Ångan motsvarar 3,8 miljoner kr årligen.

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABAbstractTo aquire membership in the program for energy efficiency there is need of an certifiedenergy manegementsystem. As well as a more effective work with energy issues this alsogives lowered taxes for electricity from 0,5 kr/kWh to 0 kr/kWh. In SCA PackagingObbola AB’s case this means lowered taxes with 1,6 Millions kr/year. To introduce amanagement system for energy there is a need for an energy analysis and for projects thatreduce the use of electricity.The aim of the rapport is to describe the function and use of energy in each section and thepotential savings in energy. Planned and newly executed projects are also described.Comparentmentes with other mills were made to relate the use of energy to other papermills with similar production. The biggest difference lies in the difibrers and raffinures inthe pulp mill. The high use of energy in defibring and raffiners is compensated by loweruse of energy in the grinders in the paper mill. This means that the total use of energy forgrinding is average.The specific use of energy is defined as used effect per ton produced liner. The specific useof electricity has gradually reduced and nothing indicates a change in that development.The use of bio fuel has been on a constant level for some years and oil decreased until1988 but is now increasing because of increased need of steam.A turbine pump for feeding water is installed in the soda boiler and can be used in order touse less electricity. The most economical solution is to use stem to power an electricalturbine and then use that electricity to power an electrical pump. The difference lies in thegreen certificates that are granted when electricity is produced in the soda boiler.The pump 713PU201 pump water to the wire pit and is damper controlled. By rebuildingthe pump to a frequency controlled unit there is a potential profit of 45 kkr/year witchgives a straight pay off time of 2,5 years.The pumps 468003 and 468004 pump water to the magnetic filter in the soda recoveryboiler and uphold some other small functions. The filter has been used to purify condensatefrom iron but is now out of use. The pumps use electricity to a cost of 124 kkr/year witchcan be reduced substantonally.The ventilation in the paper mill will be changed for increased efficiency. The total savingin energy is approx. 233 kkr/year. The main reason for the project is to eliminate theproblems with condensate and increase the capacity for ventilation.To improve the heat efficiency the condenser in the paper mill was examined. The effect ofwarm water going to waste was normally 2,2 MW witch costs 525 kr/h. The waste can notbe totally avoided but it can be reduced to between 0 and 0,8 MW depending on thecurrent grammage. Alarms have been installed with good results.In the evaporator plant the refluxcondensor has been replaced during 2005 do increasecapacity. This gives a three tonne reduction in steam use as more heat is reused. The steamcorresponds to 3,8 Mkr every year.2

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABInnehållsförteckningINLEDNING ........................................................................................................................ 5PROGRAMMET FÖR ENERGIEFFEKTIVISERING (PFE) ........................................................... 6GENOMFÖRANDE............................................................................................................ 7ANLÄGGNINGSBESKRIVNING .............................................................................................. 8PRODUKTIONSPROCESSEN .................................................................................................. 9FLÖDESMOTSTÅND ........................................................................................................... 10FLÖDESREGLERING........................................................................................................... 11FYSISKA ENERGIFLÖDEN VATTEN & LUT .......................................................................... 13ÅNGFLÖDEN ..................................................................................................................... 14RÖKGASER........................................................................................................................ 14ELMÄTNINGAR ................................................................................................................. 15ENERGIBALANSER ............................................................................................................ 16ENERGIPRISER .................................................................................................................. 16INDATA OCH NYCKELTAL......................................................................................... 17ENERGIFLÖDE VID SCA PACKAGING OBBOLA AB............................................ 18RENSERI ........................................................................................................................... 20KOKERI............................................................................................................................. 23TVÄTT .............................................................................................................................. 23INDUNSTNING ................................................................................................................... 28SODAPANNA ..................................................................................................................... 32TURBINANLÄGGNING........................................................................................................ 36ÅNGCENTRAL 2 (ÅC2) ..................................................................................................... 38VITLUTSBEREDNING OCH MESAOMBRÄNNING .................................................................. 40RETURFIBER ..................................................................................................................... 43PAPPERSBRUK................................................................................................................... 45BIOLOGISK RENING OCH AVLOPP ...................................................................................... 50ENERGITILLFÖRSEL.................................................................................................... 53ELANVÄNDNING ............................................................................................................... 53ÅNGANVÄNDNING ............................................................................................................ 56OLJEANVÄNDNING............................................................................................................ 58FRAMTID .......................................................................................................................... 59PAPPERSBRUKET............................................................................................................... 59MASSABRUKET................................................................................................................. 60ENERGIANVÄNDNINGENS UTVECKLING ............................................................. 61ENERGIANVÄNDNING FÖR TIO ÅR SEDAN.......................................................................... 62ENERGIANVÄNDNING PÅ ANDRA BRUK ............................................................... 63PROJEKT FÖR MINSKAD ENERGIANVÄNDNING................................................ 65VAKUUMPUMPAR ............................................................................................................. 65VENTILATION I PAPPERSBRUKET....................................................................................... 65SAMMANSTÄLLNING AV GENOMFÖRDA ELEFFEKTIVISERINGAR........................................ 66FÖRSLAG PÅ PROJEKT FÖR MINSKAD ENERGIANVÄNDNING ..................... 67KONDENSOR I PAPPERSBRUK ............................................................................................ 67KLARFILTRATPUMP .......................................................................................................... 713

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABSODAPANNANS MAGNETFILTERKRETS .............................................................................. 74REFUSERADE PROJEKT .............................................................................................. 76TURBINMAVAPUMP I SODAPANNAN .................................................................................. 76VARMVATTENPRODUKTION FRÅN KONDENSORN.............................................................. 77TÖMNING AV MATARVATTENTANK I SODAPANNAN .......................................................... 78KVARNAR I PAPPERSBRUKET ............................................................................................ 78SPOLVATTENPUMPAR ....................................................................................................... 79MATARVATTENPUMPAR I ÅC2 ......................................................................................... 80RESULTAT........................................................................................................................ 82SLUTSATSER OCH DISKUSSION ............................................................................... 84FÖRSLAG PÅ FORTSATTA STUDIER ....................................................................... 85TECKENFÖRKLARING................................................................................................. 86KÄLLFÖRTECKNING.................................................................................................... 87BILAGOR .......................................................................................................................... 88BILAGA 1, MÄTNING AV KONDENSOREFFEKT ................................................................... 88BILAGA 2, NYCKELOMVANDLINGSTAL FÖR ENERGI.......................................................... 89BILAGA 3, ENTALPI I RÖKGAS........................................................................................... 904

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABInledningDen 1 juli 2004 höjdes skatten på processrelaterad el från 0 till 0,5 öre/kWh som enanpassning till EU:s energisskattedirektiv. Direktivet innebär samtidigt att energiintensivaföretag kan reducera skatten till 0 öre/kWh om de uppfyller kraven för PFE.Den 1 januari 2005 trädde ”lag om program för energieffektivisering (PFE) [1]” i kraftvars ändamål är att främja effektiv energianvändning och möjliggöra för företag att ingå iett femårigt program för energieffektivisering. Fler programperioder kan komma attgenomföras.Tillsynsmyndigheten för PFE är Statens energimyndighet (STEM) vilka hanteraransökningar, beslutar om deltagande samt gör uppföljningar.För medlemskap i PFE krävs införsel av ett energiledningssystem (ELS). I ELS ingår enenergianalys som är mer djupgående än standarden för energiledningssystem. Analysenska fokusera på elenergi, utföras med systemperspektiv samt vara både kort- och långsiktig(5 och 10 år).Programmet har två faser; de första två åren för införande och certifiering avenergiledningssystem. En åtgärdslista för el-besparande åtgärder ska tas fram för deprocessförändringar som medför minskad elanvändning. Under den andra programfasenstre år ska åtgärder genomföras i enlighet med åtgärdslistan. Listan kan kompletteras underprogramtiden men synnerliga skäl måste finnas om fastställda åtgärder inte genomförsunder programperioden. [2]Syftet med arbetet är att genomföra en analys av energiflödena vid SCA Packaging ObbolaAB som innefattar alla använda energislag. Förutom analysen ska förslag på åtgärder somger elbesparingar tas fram. Besparingarna ska helst ha en återbetalningstid på under tre år,utan räntekostnad. Även planerade och redan genomförda åtgärder ska tas med. Kraven påanalysen och förslagen är att de ska vara tillräckliga för medlemskap i energimyndighetensprogram för energieffektivisering (PFE). Även övriga energibesparingar ska tas med iundersökningen.Målen med undersökningen är att• Genomföra godkänd analys för inträde i PFE• Ge förslag på energibesparingsåtgärder vilka fyller kraven för PFE• Genomföra godkänt examensarbete för examen i civilingenjörsprogrammet ienergiteknik.5

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABProgrammet för energieffektivisering (PFE)Under slutet på 1970-talet genomfördes flera el-effektiviseringar där hydrauliskakopplingar och likströmsmaskiner som var mest effektiva. Många av dessa projekt varmycket lyckade, men i vissa fall förlorades reglerbarhet. Vissa av dessa lösningar är idagutbytta och en del andra är på väg att bytas ut.Idag går effektiviseringsarbetet mest ut på att undersöka möjligheterna till el-effektivalösningar vid utbyte av utrustning samt nybyggnation. Få effektiviseringar genomförs dockenbart för att vinna el-effektivitet, utan oftast finns flera fördelar. [3]Det pågår ett kontinuerligt utvecklingsarbete där personal lämnar in förslag påförbättringar. Om förslaget genomförs, och går med vinst, så får den som kommit medförslaget del av vinsten. Då energipriserna stigit har även förslag för minskad elanvändningökat.För att ingå i PFE krävs att ett certifierat energiledningssystem (ELS) införs i vilkenkartläggning och analys av energianvändning ska ingå. Kartläggningen och analysen ska taupp alla energislag på företaget, men inrikta sig speciellt på elenergi. Analysen ska görasmed systemperspektiv och innehålla prognoser om energianvändning på kort och lång sikt(5 och 10 år). [2]Företag som ingår i PFE ska redovisa till STEM vid två tillfällen; Vid två år vid avslutadprogramperiod, samt vid fem år vid avslutande av programmet. Energimyndighetenbedömer då om företaget uppfyllt kraven för medlemskap i PFE och om de därmed ärberättigade skattebefrining på el. Om företaget inte uppfyller kraven för PFE kommerelskatten att krävas retroaktivt för hela programperioden.Vid tvåårsredovisningen ska en rapport med energianalysen samt en åtgärdslista förelbesparingar redovisas, samt ett certifierat energilednignssystem. Ansökningar underperioden 3/1 – 31/3 2005 kan söka retroaktivt medlemskap från 1/7 2004, och då ävenretroaktiv skattebefrielse. Då anses programmet påbörjat 1/7 2004 och tvåårsredovisningenska vara inlämnad senast 1/10 2006. Detta gäller för SCA Packaging Obbola AB. [4]Vid slutredovisningen efter fem programår ska resultaten av programmet visas. Förgodkännande av åtgärdslistan vid programtidens slut måste åtgärder ha genomförts, vilka istort sett motsvarar el-effektiviseringar som skulle ha genomförts om elskatt betalades [1].Det finns därmed inget specificerat krav på effektiviseringar, hur mycket som sparas berorpå företaget. Effektiviseringar med längre återbetalningstid än tre år kan godkännas somåtgärder, om företaget annars har problem att uppfylla detta. [2]En rekommendation från STEM är att totala förtjänsten vid minskningen av el skamotsvara skatteminskningen som för SCA Packaging Obbola motsvarar 1,62 mkr.Åtgärder som genomförts innan medlemskapet ska inte inräknas. För att uppfyllarekommendationen behöver åtgärder genomföras som motsvarar en minskning avelanvändning med 648 kW.6

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABGenomförandeFör framtagande av funktionsbeskrivning samt energiflöden har en energiutredning från1994 nyttjats,[5]. Den har uppdaterats med avseende på funktion och nya energiflöden harframräknats. Energiflöden till och från fabriken samt energiflöden mellan avdelningarundersöktes genom att ta vara på den information som fanns tillgänglig i rapporter,hämtning av mätdata från fabrikens informationssystem, winmops, samt diskussioner medpersonal. Kemiska flöden bestäms framförallt från slutprodukterna men även i de fall detfinns mätning mellan avdelningarna.Tyngdpunkten på energianvändningen ligger på elanvändning där månadsrapporter förelförbrukning har använts. För värmeförbrukning är det primärt ånga som avses men vidundersökning av energiflödena har även termiska och kemiska energiflöden tagits med.Åtgärder som leder till ökat energiutnyttjande identifieras, framförallt genom diskussionermed processpersonal. Primära målet för energibesparingar är att minska elanvändningengenom åtgärder med kort återbetalningstid. Även projekt för minskad värmeförbrukninghittas. Åtgärder som leder till minskad elanvändning beskrivs och besparingspotentialenberäknas.7

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABAnläggningsbeskrivningSCA Packaging Obbola AB är ett linerproducerande pappersbruk som producerar eurolineroch kraftliner i tjocklekar från 100 till 200 g/m 2 . Linern är oblekt och används bland annatsom sidorna på wellpapp.Skillnaden mellan de olika linerkvalitéerna är att kraftliner baseras på färskfiber medaneurokraft i huvudsak består av returfiber men har ett toppskikt av färskfiber.Produktionskapaciteten är 420 000 ton liner varav 240 000 ton färskfibermassa, resterande180 000 ton kommer från returfibermassa.Figur 1. Översikt av SCA Packaging Obbola AB.8

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABProduktionsprocessenProduktionen av liner sker med returfibermassa och färskfibermassa, vilken producerasmed sulfatprocessen. Massaved anländer till renseriet där bark frånskiljs och träfraktioneras till flis, figur 1. Barken används som bränsle i biobränslepannan i Ångcentral2 (ÅC2) och flisen transporteras till kokeriet. I kokeriet blandas flisen med vitlut ochtunnlut och kokas för att frigöra fibrerna från lignin. Den kokade blandningen separeras itvätten där massan pumpas till lagringstorn och tunnluten till indunstning eller återkopplastill kokeriet. I indunstningen delas tunnluten i vatten och svartlut, figur 2. Vattnetåteranvänds och svartluten används som bränsle i sodapannan. Sodapannan återvinnerkokkemikalierna och tar på samma gång tillvara den utlösta energin i veden, som frigjorts ikokeriet. Mixeriet och vitlutsberedningen återvinner andra kokkemikalier i grönluten frånsodapannan. Luten kallas nu vitlut och är redo för nästa kok. I returfiberavdelningen delasbalar upp och renas till lång- och kortfiber innan de går till pappersmaskinen.I mälderiet mals fibrerna för att uppnå önskade egenskaper och massan sprutas ut på enfilt. Massan består till mesta del av vatten vid insprutningen och avvattnas automatiskt.Två lager av massa sammanförs här till ett och efter sammanförningen är resterandepappersmaskin en stor avvattningsprocess. I virapartiet torkas massan med vakuum och ipresspartiet med filtar. I torkpartiet hettas massan upp och vattnet dunstas till torrhalten äruppe i ca 92 %. Den färdiga linern rullas upp på tambourer i rullmaskinen och delas sedanupp i de beställda bredderna.Returfiber kommer i balar till returfiberavdelningen och går genom rening samtseparationssteg innan den blandas med den övriga massan och blir ny liner.Bränslen som används är trä, där barken eldas och ligninet löses ut innan det bränns somsvartlut i sodapannan. Olja eldas för ångproduktion i ångcentralerna samtkemikalieåtervinning i mesaombränningen. Ånga från sodapannan reduceras över enmottrycksturbin innan den används i processen.Processavloppsvatten renas i bioreningen där syreförbrukande ämnen reduceras, värmen iavloppsvattnet tas tillvara och används av Umeå energi för fjärrvärmeproduktion viavärmepumpar.Figur 2. Schematisk bild över produktionsprocessen vid SCA Packaging Obbola AB.9

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABTeoriFör framtagande av energibalanser behövs grundläggande termodynamik. Vissa ekvationerkrävs även för att kunna utvärdera alternativa lösningar, t e x en annan typ avflödesreglering från en pump.FlödesmotståndVid flödesberäkningar används bernoullis ekvation där tryckhöjden och hastighetshöjdenkan försummas och inkompressibelt flöde kan antas.22λ u uH= h2 − h1+ l + ∑ξ ⋅d 2g2g(1)Där H är höjden i meter vattenpelare som pumpen måste övervinna, h är höjderna somvätskeytorna ligger på, λ är friktionskoefficient, l är längden på röret, u ärflödeshastigheten, d är rördiametern, g gravitationen, ξ motståndstalet och ν kinematsikaviskociteten.Höjdskillnaden ger ett statiskt flödesmotstånd medan övriga termer ger flödesberoendemotstånd. Det flödesberoende tryckfallet består av rakrörsförluster och engångsförluster.Rakrörsförlusterna kommer från strömning i rör medan engångsförluster är förluster fråntex ventiler och rörböjar. Engångsförlusterna beräknas med data frånkomponentleverantörer.Rakrörsförlusterna beror på flödeshastigheten (u) i röret vilket bestäms medu4Q= π2⋅ d(2)Där Q är volymflödet och d diametern på röret.Från detta kan Reynolds tal (Re)bestämmas enligtudRe =(3)νDär ν är kinematiska viskociteten. Med Reynolds tal kan det avgöras vilken ekvation somska användas för att uppskatta friktionskoefficienten (λ). Om Reynolds tal är under 2300 ärflödet laminärt och då används64λ = , Re ≤ 2300(4)ReOm Reynolds tal är mellan 5000 och 10 8 används istället1,325λ =där2⎡ ⎛ ε 5,74 ⎞⎤⎢ln⎜+ ⎟0,9 ⎥⎣ ⎝ 3,7 ⋅ D Re ⎠⎦−6ε10 ≤ ≤10d5000 ≤ Re ≤10−28(5)Ytråheten (ε)i dragna rör är normalt 1,5·10 -6 . [6]10

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABRakrörsförlusterna bestäms med2λ uH rakrör= l(6)d 2gDet är lämpligt att genomföra beräkningsstegen för max och medelflöde. Vid maximaltflöde måste pumpen kunna leverera tillräckligt högt tryck för att övervinna förlusterna.Från medelflödet kan besparingspotentialen framräknas. [7]FlödesregleringDet finns ett antal sätt att påverka hur mycket flöde en pump levererar där de vanligastemetoderna är varvtalsreglering, pumphjulsförändringar, strypreglering samt start och stoppav pumpar. Med varvtalsreglering och pumphjulsförändringar förändras pumpkurvan ochmed strypreglering påverkas systemkurvan. Punkten där pumpkurvan och systemkurvanmöts kallas arbetspunkt eller driftspunkt. [8]100PumpkurvaPumpkurvaTryckArbetspunktSystemkurva01591317Flöde21252933374145Figur 3. HQ-diagram för ett normalt system med pumpkurva, systemkurva och arbetspunkt.Systemkurvans värde då flödet är noll visar den statiska tryckhöjden, d.v.s. det tryck sombehövs för att övervinna höjdmässiga skillnaden i systemet.StrypregleringDetta är ett mycket vanligt sätt att påverka flöden då det är mycket enkelt och billigt attinstallera. Det är det regleralternativ som ger snabbast responstid men även de störstaförlusterna. Pumpen dimensioneras för den maximala belastningen som anses kommer attförekomma, oftast överdimensioneras denna att vara på den säkra sidan vidproduktionsökningar. Flödet stryps sedan till det önskvärda med en ventil efter pumpen.Detta är ett lämpligt reglersätt om hela pumpens kapacitet normalt behövs eller om behovetav reglerbarhet är mycket stor. Ofta är dock denna metod det dyraste driftsalternativet dåeffekt stryps bort som tillsatts genom el till pumpen. En pump fungerar dock så att ju lägreflöde den har desto mindre effekt använder den. Detta gäller även då flödet minskas genomstrypning, så en motor med stort motstånd drar mindre ström än en med lite.Med kapacitetsfaktorn (K v ) på en ventil i ett specifikt läge kan flöde och tryckfall kopplasenligtKvQ= (7)ρΔPρH 2O11

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABDär densitetstermen kan försummas om mediet som pumpas är vatten.102Pumpkurva vid strypregleringStrypt ventil Mindre strypt ventilEj strypt ventilPumpkurva0159131721TryckFlöde252933374145Figur 4. HQ-diagram där pumpkurvor och systemkurva är inritade då strypreglering används.PumphjulsförändringarIbland kan det vara bra att förändra den befintliga pumpen genom att minska pumphjulet.Det är ett billigt alternativ för att minska elanvändningen till pumpen. Flödet som pumpenlevererar sjunker och även trycket över pumpen. Efter bytet av pumphjul kan inte pumpenleverera ett lika stort flöde som tidigare men drar mindre el. Detta regleralternativ passarsig bäst då en befintlig pump visar sig vara överdimensionerad och därför alltid stryps.Pumphjulsförändringar påverkar i princip pumpkurvan på samma sätt somvarvtalsreglering gör, med skillnaden att pumpkurvan sänks permanent till en lägre nivå.On-off regleringVid pumpning mellan två punkter då det inte är viktigt med konstanta flöden kan det varabra med on-off reglering. Då startar pumpen vid behov och pumpar med full effekt underen period för att vara avstängd under nästa. Pumpningen är effektiv men de storavariationerna kan störa andra delar av processen om de är beroende av stedy state.Varvtalsreglering (FRO)Detta är det idag vanligaste sättet att energieffektivt reglera stora och medelstora pumpar.Här används ingen strypning på flödet utan pumpens varvtal regleras så att den levererarrätt flöde. Varvtalet på motorn är direkt proportionerligt mot frekvensen den matas med.Med hjälp av en FRO ändras denna frekvens så att korrekt varvtal erhålls. På det sättetmöter pumpkurvan alltid systemkurvan i rätt punkt och strypning är därför onödig. En litennackdel är att installationskostnaden är högre än strypreglering, men det är ändå oftast detbilligaste alternativet i längden. Varvtalsreglering är speciellt lämpligt om flödet ellertrycket varierar mycket.12

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFigur 5. Pumpkurvor vid varvtalsreglering för en normal pump med verkningsgraderna förpumpen i de olika driftsfallen. Från Henriksson H, (1985) Pumpboken]. Markaryd. SverigesSkogsindustriförbund.Verkningsgraden på pumpen sjunker något då varvtalet sjunker. Detta är dock inte någotstort problem om pumpen är korrekt dimensionerad. Det är inte lämpligt att ta till extra storpump när den ändå varvtalsregleras eftersom verkningsgraden då sjunker snabbt påpumpen, dessutom ökar installationskostnaden för pump, frekvensriktare, ställverk mm.Fysiska energiflöden vatten & lutFör bestämmande av energiflöden i form av varmt vatten eller varm lut används ekvationP = m&⋅ Cp⋅ ΔT(8)Där P står för effekt, m& massflödet, Cp specifika värmekapaciteten ochΔTtemperaturdifferensen som satts till skillnaden mellan aktuell temperatur ochnollgradigt vatten. Specifika värmekapaciteten varierar till viss grad med temperaturen ochdetta har korrigerats vid högre temperaturer.För svartluten har specifika värmekapaciteten (C p ) bestämts medC p = (0,96-0,45·ts)·4,1868 (9)lutens densitet ( ρ ), och därmed massflöde, varierar med dess torrsubstansmängd (ts)enligt[5]ρ = (ts+108,75)·8/1000 (10)Detta samband är nödvändigt i och med att de flesta flödesmätare bestämmervolymsflöden och inte massflöden.13

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABÅngflödenVid ångflöden används ekvationP = m&⋅ Δh(11)För en användare tas entalpin (h) fram för ångan som lämnar aktuell producent. Detinnebär att eventuella förluster på väg till konsumenten tillskrivs konsumenten.En del av ångan kommer inte tillbaka som kondensat och måste kompenseras med nyttmatarvatten. Det vattnet har en mycket lägre temperatur än kondensatet. För att få enrättvisande bild av energianvändningen i en process tas därför hänsyn till hur mycketkondensat som återförs. Effektanvändningen för en konsument blir dåP = m&⋅ h − m&⋅ h − &ångaångakondensatkondensat( m&ågna− mkondensat) ⋅ hnytt(12)vilket använts för ånganvändning. För att inte räkna samma energi två gånger sätts gränsenför vattnet efter förvärmning.RökgaserVarma gasers energiinnehåll beror mycket på hur mycket vatten som följer med dem ochvilken temperatur de är. För att ta fram sammansättningen av rökgaserna används kemiskaanalyser av bränslet. Från analysen anges det procentuella innehållet av kol, väte, kvävesvavel och syre i torra bränslet, samt torrhalt på bränslet. Under antagandet att allt kolbildar koldioxid, vätet bildar vatten, kvävet stannar som kvävgas, svavlet antingen återförs(sodapannan) eller bildar svaveldioxid, kan stökgeometriska syrebehovet bestämmas. Detstökgeometriska syrebehovet anger hur mycket syre som skulle behövas för fullständigförbränning. Rökgaserna skulle då inte ha något syreinnehåll och förlusten skulleminimeras. I och med att reaktionerna tar tid, omblandningen inte är perfekt mm så måsteett syreöverskott bibehållas i pannor för att ta reda på energin som frigörs i förbränningen.Syreöverskottet mäts som syrehalt i rökgaser som lämnar pannan. Då det stökgeometriskasyrebehovet är känt, den verkliga syrehalten mätt, samt bränsletillförsel mätt kanrökgasmängden tas fram. Med temperaturen, samt torrhalten på bränslet, kanenergiinnehållet i rökgaserna bestämmas från diagram.Sotånga används för att rengöra pannan under drift. Rengöringen sköts automatiskt medsotapparater som startar och går enligt ett styrsystem. Energin i ångan tas till viss deltillvara, då den är mycket varmare än rökgaserna, men vattenmängden försvinner ut uranläggningen som ånga i rökgastemperatur. Denna ånga måste ersättas med nyttmatarvatten.Vissa moderna anläggningar använder teknik som möjliggör rökgaskondensering vilketbetyder att rökgastemperaturen är så låg att en del av rökgaserna kondenserar. Problemetmed rökgaskondensering är att syror kondenserar vilka fräter på rökgaskanalerna, samt attdet krävs omfattande ombyggnationer för att installera tekniken. Vid nybyggnationer idagär det vanligt med rökgaskondensering.14

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABPumparDen mest använda pumpen i massaindustrin är radialpumpar vars pumpkurva kan fås frånproducenten. Pumpens tryckhöjd i förhållande till flödet är att lägre flöden ger högre tryckenligtHk ⋅ Q= H0−(13)tan β2Där H står för tryckhöjden, H0 för tryckhöjden vid nollflöde, k och β pumpberoendekonstanter och Q flöde. I ett HQ-diagram ger en pumpkurva trykhöjdens minskning medökat flöde. [8]Pumpens effektbehov bestäms avδ ⋅ Q ⋅ g ⋅ HP = (14)ηDär δ är densitet och η verkningsgraden för pumpen i den specifika punkten.ElmätningarDe flesta större drifterna vid SCA Packaging Obbola AB drivs med trefas växelström,dock inte drivningen av pappersmaskinen som är likströmsmotorer.För effektberäkningar i trefastillämpningar används ekvationenPverkligIverklig= Pmärk⋅(15)ImärkDär märkeffekt och märkström fås från motormärkning och verkliga strömmen mäts.Vid kostnadsberäkningar är det snabbt och enkelt att använda nyckeltal. Ett användbartsådant i detta fall är hur mycket en kW kostar per år. Baserat på 365 dagar per år, 0,3kr/kWh och 24timmar/dag erhålls365·24·0,3=2628 kr/använd kW (16)med en nyttjandegrad på 95 % blir kostnaden 2500 kr/installerad kW.15

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABEnergibalanserEnergianvändningen har till största delen baserats på mätningar under året 2004, som tagitssom dygnsmedelvärden från fabrikens databasverktyg winmops. Det finns inte mätningarpå alla flöden, temperaturer, torrhalter mm så vissa energibalanser har uppskattats ellerberäknats. Beräkningarna har validerats med balansberäkningar samt diskussion medpersonal så långt det är möjligt.Enheten för energijämförelserna är i kWh/ADt (Air dried tonnes med 92 % torrhalt).Pappersbrukets massa kommer från två linjer, returfiber och sulfatmassa, därför harenergijämförelserna delats i tre delar; returfibermassa, sulfatmassa samt gemensam del. Ireturfibermassa finns bara returfiberavdelningen och den gemensamma är pappersbruketsamt bioreningen. De övriga avser sulfatmassabruket och omfattar ÅC2, renseri, kokeri,tvätt, indunstning, sodapanna samt turbin.Rökgasberäkningarna har baserats på bränslens kemiska sammansättning där ämnena antasha övergått i fullständigt oxiderade tillstånd. Från detta samt den mätta syrehalten irökgaserna har mängden tillsatt luft beräknats. Specifika entalpin har slagits upp i ettmollierdiagram, bilaga 3, där entalpin bestäms från temperatur och fukthalt. Luften tillförbränning förvärms med internt producerad ånga och därför tas temperaturen på inluftenefter förvärmningen.EnergipriserPriset på el är ca 300 kr/MWh. Ångproduktion sker till största delen med lut men även medbiobränsle och olja. Olja används oftast i och med ångbrist, vilket betyder att potentiellabesparingen vid en åtgärd blir i ånga från olja, inte från medelpriset. Olja används även föratt ta upp svängningar i produktion. Eldningsolja kostar ca 250 kr/MWh, ångpriset per tonberor på vilket tryck som används samt hur mycket kondensat som återförs enligt tabell 1.Tabell 1. Ångomräkning från MWh till ton ånga beroende på kondensatåterföring samtångnät.[Bilaga 2]Tryck Kondensatåterföring Omräkningstal[Bar] [%] [MWh / ton/h]10 0 0,77210 100 0,6333 0 0,7623 100 0,621Vid förändringar i ånganvändningen antas hela skillnaden bestå i olja. Det innebär att enminskning på ett ton per timme med 100 % kondensatåterföring på tiobarsnätet med 80 %utnyttjandegrad motsvarar en kostnad på⎡ton⎤⎡MWh⎤⎡ kr ⎤ kr1 ⎢ 0,633 250 0,8 = 158h ⎥ ⎢ ton ⎥ ⋅ ⎢MWh⎥ ⎣ ⎦⋅⎣ ⎦ ⎣ ⎦⋅ h(17)16

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABIndata och nyckeltalNyckeltal som årsmedelvärden under 2004.Produktion ton ton/h ReferensLinerproduktion 405 865 46,3 [9]Kraftliner 258 677 29,53 [9]Euroliner 147 188 16,80 [9]Sulfatmassa 218 400 ton 24,93 [9]Returmassa 180 093 ton 20,56 [9]Kappatal 85,09 % [10]Tallolja 8830 ton 0,040 t/tm sulfatmassa [9]Terpentin 628 ton 0,0028 t/tm sulfatmassa [9]Råmaterial m³f t/tm sulfatmassaRundved 620 589 2,842 [9]Sågverksflis 244 565 1,119 [9]Vrak + torrflis 17 586 0,081 [9]Ved totalt 882 740 4,042 [9]Returbalar (ton) 207 799 1,154 t/tm returmassa [9]BränsleOlja Nm³ MWhÅngcentral 2 (ÅC2) 16 130 172 914 [10]Mesaombränning 5 407 57 963 [10]Sodapanna 260 2 787 [10]Tilläggspanna 2 902 9 669 [10]Totalt 22 700 243 344 [10]ÅC2MWhEgen bark 317 095 m³s 144 134 [9]Köpt bark 244 436 m³s 122 218 [9]Olja 16 130 Nm³ 172 916 [9]Rejekt 18 825 ton 39 219 [9]SodapannaTjocklut 261 974 m³ 921 365 MWh [10]Torrhalt 69,82 % [10]Effektivt värmevärde 8,5 MJ/kg [11]Elförbrukning MWh KWh/tmMassabruk 104 739 479,5 [10]Returfiber 28 924 160,6 [10]Pappersbruk 188 535 464,5 [10]Totalt 322 198 793,9 [10]Egen produktion 65 489 161,4 [10]17

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABEnergiflöde vid SCA Packaging Obbola ABSCA Packaging Obbola AB använder sig av ett antal primärbränslen där flis är den största.Med flisen kommer såväl biobränslet till biobränslepannan som organiska innehållet isvartluten till sodapannan. Rejekt kommer med returbalarna och är en blandninginnehållande fibrer samt annat material. Olja används framförallt i ÅC2 samt mesaugnarna.El produceras i turbinen i sodapannan och säljs. Varmvatten frånvärmeåtervinningssystemet från avloppsvattnet skickas via värmeväxlare till Umeå energioch utnyttjas via värmepumpar. Tallolja och terpentin säljs. De stora förlusterna ärvarmvatten till älv där vattnet är 30,2°C men i stor mängd. Med våtluft över tak ipappersbruk avses hur mycket energi som förloras i torkpartiet. Rökgaser är beräknat frånsamtliga förbränningsugnar och pannor. I ”övriga förluster” innefattas värmeförluster frånfabriken i övrigt och är framtagen för att inkommande och utgående energimängder skavara i balans.Figur 6. Sankeydiagram över hela SCA Packaging Obbola AB. Totalt omsätts 2 010 GWh/år.Övre delen visar inkommande källor och nedre utgående. Enheter är i KWh/ton produceradliner.18

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFjärrvärmeInterna energikällor är troligen inte lämpade att använda för fjärrvärmeproduktion då manredan idag har användning för värmen. Om inte processens energianvändning förändraskan enbart medier som lämnar systemet användas som fjärrvärmeproducenter. Rökgasernaär i de flesta fall kylda i den mån det är möjligt, enbart från mesaombränningen harrökgaserna så hög temperatur att den kan användas för uppvärmning (200°C). Något somkan komma att användas för varmvattenproduktion är rökgaskondensering, det kräver dockstora investeringar. Förlusterna är svåra att överse men kan minskas genom isolering mm.Potentialen i ökad isolering har inte undersökts. Våtluften över tak i pappersbruket skullekanske kunna användas för ökad energiåtervinning då luften är ca 45°C då den lämnarvärmeåtervinningen. Projekt pågår för hur ventilationen ska förändras i pappersbruket därökad värmeåtervinning är ett mål. Varmvatten till älv är en av de största förlustposterna.Vattenflödet var under 2004 47 000 m³/dygn med en temperatur på 30,2°C.Om ökad fjärrvärmeproduktion ska uppnås är det troligtvis mest ekonomiskt att ökasamarbetet med Umeå energi. Ett ökat utnyttjande av energikällor med låga temperaturer isamband med rökgaskondensering skulle kunna ge stora mängder värme i temperaturersom lämpar sig till fjärrvärmeproduktion.Ökad råvattentemperaturDet går att öka temperaturen på råvattnet genom att skicka tillbaka en del av det användavattnet till råvattnet. Då kan råvattentemperaturen höjas till t ex 25°C året runt. Viddimensionering av kylutrustning används 25°C som dimensionerandekallvattentemperatur. Dagens råvattentemperatur varierar mellan 25°C sommartid till 2°Cvintertid. Med ökad inkommande temperatur skulle medeltemperaturen på vatten höjas ochutgående vatten bli varmare. Detta skulle minska mängden varmvatten då energimängdensom tillförs kylvattnet är konstant. Om detta ska genomföras bör tester genomföras iindunstningen för att se att tillräcklig kylkapacitet finns. Då är det även lämpligt att se övervattenförsörjningen till pappersbruket så att pumpen som pumpar 45ºC vatten tillpappersbruket har tillräcklig kapacitet, [12].19

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABRenseriAnläggningen är dimensionerad för helträdshantering och kan därför ta emot rundved,helträd, köpflis, samt biobränsle. Leveranserna kommer med lastbil och lossas med truck.Buntarna läggs antingen i välta eller direkt in i intagstransportören. Transportören har enkammare för upptining av ved som drivs med ånga, som används vintertid.Barktrumman är en kombinerad barknings och kvistningstrumma som är 35 meter lång ochhar en diameter på 5,5 meter. Vatten tillsätts inte i trumman vilket minimerar vattenflödetfrån avdelningen samt höjer energivärdet på barken som används som biobränsle.Varvtalet på trumman är reglerbart och höjden på porten i slutet av trumman kan varierasför att få längre uppehållstid i trumman.Efter trumman sorteras sten och bräckage bort och veden går till en huggmaskin. Denfärdiga flisen går på transportör till ett utomhuslager. Bräckaget huggs i en separat hugg.Inköpt flis transporteras med lastbil och lastas av i en separat linje. Den linjen går direkt tillutomhuslagret, men till en annan del av det för att inte blanda köpt och egenproduceradflis. Från kokeriet finns därför möjlighet att bestämma blandning av egenproducerad flisoch köpt flis till varje kok.Bark och kvistar samlas ihop under trumman och går på transportör till skivsåll. I sållet tasde grövre delarna till en kvarn för sönderdelning och finfraktionerna till barkpressar.Pressarna är underdimensionerade och klarar endast ca 55 % av barkflödet i normal drift.[12]Figur 7. Schematisk bild över renseriet20

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABEnergibalansUnder 2004 köptes 620 589 m 3 fub (m³ fast utan bark) rundved och 244 565 m³f (m³ fast)flis vilket gav upphov till tre huvudsakliga energiuttag; bark till biobränslepannan, tjockluttill sodapanna samt tallolja och terpentin från indunstningen.[9]Ångmätningen till anläggningen har inte fungerat tillfredsställande och uppskattas därför,[12].Elen som används går framförallt till huggar, bandtransportörer samt barktrumman.Biobränslet har en torrhalt på ca 43,8 %, det köpta biobränslet har en torrhalt på 58,7 %och returfiberrejektet 40,8%. Fukthalten gör en stor skillnad i energiinnehåll per toneftersom vattnet i biobränslet förångas i pannan. [13]Figur 8. Energibalans över renseriet. Rundveden som kommer till avdelningen står för både vedoch bark. Totalt omsätts 1 267 GWh/år. Enheten på siffrorna är kWh/Adt sulfatmassa .21

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFörbättringarBarkpressar.Nuvarande barkpressar (2 st.) installerades 1985 och är av typen trumpress (Ensotrumpress 1700). De är i mycket dåligt skick och måste antingen bytas ut eller genomgåstörre renovering. Tillgängligheten har under de senaste åren minskat pga. reparationer ochdriftsproblem. Ett annat större problem med dem är att de inte klarar dagens flöde avbiobränsle, uppskattningsvis 55 % av biobränslet pressas, resten går förbi pressarna.Principen för pressarna är att barken skruvas in i en roterande trumma. I botten avtrumman finns en cylinder som pressar barken mot sidan av den perforerade trumman.Vattnet läcker då ut och den pressade barken skruvas ut ur pressen.[12]Det alternativ som ses som mest intressant är en ny barkpress, av typen ”bark master”. Denpressen fungerar i princip på samma sätt som de nuvarande. Den stora skillnaden är att denhar högre kapacitet samt saknar reglering över hur mycket bark som går in. Barken matasin i trumman i den takt den kommer dit, pressas med en cylinder medan barken går runt itrumman innan den kommer ut på andra sidan. Pressen är självreglerande, får den mycketbark så pressas den kortare tid, får den mindre så pressas den noggrannare. Med dagenskonstruktion pressas en del av barken noggrant medan en del går förbi utan behandling.Eftersom det är lättare att pressa ut lite vatten ur mycket bark, än mycket vatten ur litebark, så blir det en betydande höjning av medeltorrhalten. [12]Om barkpressarna byts ut kommer sållningen samtidigt att byggas om samt andra delar avbiobränslehanteringen som är i behov av renovering. Totalt skulle projektet kosta ca 20miljoner kronor. Torrhalten på biobränslet skulle höjas från 36,5 % till 43 % vilket innebäratt ca 9800 m 3 mer vatten pressas bort. Mer energi från samma mängd bränsle erhålls dåvilket minskar oljeförbrukningen. Totalt uppskattas besparingen bli 6,5 mkr/år vilketbetyder en rak återbetalningstid på 3,05 år. [14]Återbetalningstiden beror på om en ny biobränslepanna byggs. Idag används inte tekniksom möjliggör rökgaskondensering men detta är möjligt vid en ombyggnation. I och medrökgaskondensering skulle vinsten i att pressa bort vatten minska.UpptiningsfickaAtt använda ånga för att ta bort is är onödigt och ångan skulle kunna bytas mot spillvärme iform av varmvatten. Det skulle dock innebära en större ombyggnation av upptiningsfickansamt vattenreningen och vore därför inte ekonomiskt försvarbart. [12]22

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABKokeriFlis kommer in i kokeriet från flisstacken via transportör. Den går via skruvar till flisfickandär veden förvärms med blåsånga från blåstanken. Blåsånga frigörs då trycket sänks efterkokningen. Med minskat tryck sjunker koktemperaturen vilket skapar blåsångan. Flisenhar utetemperatur när den kommer in och är ca 90°C då den går ut ur flisfickan. Flisentransporteras med skruv till den av de åtta kokarna som ska satsas. Lut satsas till kokarenoch när den är klar startas ångpådraget. Kokaren värms indirekt med ånga från tiobarsnätet,i slutet av kokningen värms även koket något med direktinsprutning av ånga. Från kokarenblåses innehållet till vald blåstank där blåsångan och massan separeras. Blåsångan gårantingen till flisfickan och värmer den inkommande flisen eller tillsekundärvärmesystemets skiktaccumulator för varmvattenproduktion. Gaserna går tillhartskokeriskrubbern där gaserna skrubbas med vitlut. Till destruktion går gaserna frånterpetinkylaren samt gaser från kolonnkondensatcisternen i indunstningen. Isekundärvärmesystemet värms 45°C vatten till 75°C.Under koket frigörs terpentinångor som leds ut genom gasventilen i kokarens topp. Dessaångor värmeväxlas mot inkommande vit och svartlut och terpentinet skiljs från kondensateti en terpentindekantör. Terpentinet lagras och säljs för närvarande medan kondensatet ledstill indunstningens stripperkolonn för rening. Gaserna går till förbränning i mesaugnarnaoch ersätter en stor del olja.TvättFrån blåstankarna späds massan med lut och passerar sandfilter innan den defibreras i treparallallkopplade skivraffinörer. Defibreringen skiljer fibrerna från varandra och massangår vidare till de tre primärsilarna. Fibrerna från silarna går vidare till första tvättsteget ochluten går till rejektsystemet för vidare utvinning av fiber och återvinning av lut.Filtren är av motströmstyp och massan går i ordningen 4, 3, 2, 1 medan tvättvätskan går iordningen 1, 2, 3, 4. Filtren ligger halvt nedsänkt i kar och fibrerna sugs fast på cylindern,roterar över toppen och skrapas av filtret för att hamna i nästa filter. Tvättvätskan spritsaspå massan en bit upp på cylindern för att rena fibrerna så effektivt som möjligt.Undertrycket i cylindern skapas med fallrörsprincip av tvättvätskan som gått in i cylindern.Tvättvätskan är efter sista tvättsteget tunnlut som går till indunstningen eller tillbaka tillkokeriet. Efter tvättfilterna går fibrerna genom två raffinörer och vidare till ett av de fyramassalagringstornen.23

Figur 9. Schematisk bild över kokeri och tvätt. Med t/tm avses ton per ton sulfatmassa.

Energibalans Kokeri & TvättFlisen kommer från stack och energiinnehållet beräknades från energiinnehållet isvartluten till förbränning, talloljeproduktionen i indunstningen samt värmen i flisen.Energiinnehållet i vitluten antas bestå av enbart värme. Energin som frigörs från vitlutendå den används i kokningen försummas.Varmvattnet från indunstningen utgör en stor del av energitillförseln eftersom det rör sigom så stora mängder, 16,8 t/ADt sulfatmassa . Vattnet används sedan som kylmedie iskicktackumulatorn och bildar 75°C vatten som lagras i en separat tank. Vattnet äruppdelat i 45° samt 75°C där utgående 45°C framförallt går till pappersbruk. Tvätten tarstörsta delen 75°C, 4,84 t/ADt sulfatmassa , sedan pappersbruket med 4,47 t/ADt sulfatmassa . Enmindre del, ca 1,93 t/ADt sulfatmassa går till mesaombränning.Tunnluten innehåller mer energi än flisen. Detta beror på att flisen har är mycket varmareefter kokeriet. Den innehåller dessutom mer varmvatten vilket även bidrar till den störreenergimängden.Figur 10. Energibalans över kokeri och tvätt. Totalt omsätts 1 539 GWh. Enheten för energiflödena ärkWh/ADt sulfatmassa .

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFörbättringarSilar och defibrörerI kokeriet var rotorerna i silarna slitna och två av fyra är utbytta under 2005. Rotorernaskapar tryckstötar mot silarna och håller dem på det sättet rena. Med nya rotorer minskareleffektbehovet från 130 till 105 kW enligt tillverkaren. Efter renovering ökade kapacitetenså mycket att en av de tre silarna kunde stängas av vilket gav en minskning av användaeleffekten med 50 kW. Till följd av detta kunde en defibrör stängas av vilket motsvarar enytterligare minskning med 100 kW. Totalt gav renoveringen en minskning av el med 150kW vilket motsvarar ca 375 kkr/år.TvättpressEn möjlighet är att installera en tvättpress efter sista tvättsteget i kokeriet. Tvättpressarpressar ur tvättvatten från massan och rent vatten späds in efter pressen. I och med deneffektivare reningen av massan skulle mindre tvättvatten kunna tillsättas massan. Alltvatten som tillsätts som tvättvatten måste senare indunstas vilket kräver ånga.Installation av en tvättpress skulle innebära att tunnlutflödet skulle minska från dagens 4,5t/ADt liner till uppskattningsvis 2,5 t/ ADt liner. [15]. Kemiska innehållet skulle vara detsammasom tidigare men luten skulle vara mer koncentrerad. Den minskade vattenmängden tillindunstningen innebär en produktionsökning eftersom indunstningen stundtals ärproduktionsbegränsande.Tvättpressen innebär en höjning av installerad eleffekt i tvätten med 425 kW vilket kostar1,06 milj kr/år. Det innebär även en sänkning av ånganvändningen i indunstningen medm&mtunnlutm&&massa ångatonm&ånga= ⋅= 2 ⋅ 220000 ⋅0.26= 114400m&år m&årmassatunnlutOmräknat till ton ånga per timme som medelvärde på ett år blir detta 13 ton/h. I och medatt tillgängligheten på indunstningen inte är 100 % ökar tonantalet per timme. Kostnadenunder 2004 för marginalånga var 250 kr/MWh eftersom olja användes. I indunstningenkostade ett ton ånga enligt ekvation 12 med 3,5 bars tryck samt 71 % kondensatåterföring250 · (0,71 · 0,621 + (1-0,71) · 0,762) = 165 kr/ton ångaMinskningen av ånga motsvarar 165 · 114 400 = 18,9 milj. Kr/år. Ångpriset baseras påutfallet för -04 och kommer antagligen att stiga med åren. Enligt äskandet av pengar tillprojektet är totala investeringen för detta projekt 60 miljoner och vinsten 20 miljoner/årbaserat på minskad ånganvändning i indunstningen samt ökad produktion, [15]. I och medökande energipriser har återbetalningstiden minskat sedan äskandet. Förutom de nämndafördelarna skulle även inblandningen av styrkehöjande och skumdämpande medel ipappersbruket kunna minskas då fibrerna innehåller mindre lut. Styrkeökningen kan ävenanvändas för att öka returfiberinblandningen och därför produktionen. Den minskademängden vatten i pappersbruket är positiv då mindre vatten som ska omsättas i internrening samt biorening. Lutbalansen skulle förbättras då mindre lut försvinner tillpappersbruket. Lagringskapaciteten skulle öka då en högre koncentration i tornen ärmöjlig. De senare nämnda förtjänsterna är inte medtagna i äskandet och skulle minskaåterbetalningstiden.26

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABVid installation av tvättpress är det lämpligt att optimera malningen i massabruket. Det ärmycket energieffektivare att mala högkoncentrerad massa än att mala lågkoncentrerad. Omman installerar en tvättpress kommer man därför även att införa effektstyrning avraffinörerna. Detta ingår i kostnaden på 60 miljoner.27

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABIndunstningIndunstningens syfte är att dela upp tunnluten i vatten och torrare svartlut. Detta genomförsgenom att dunsta bort vattnet från luten med ånga. Vattenmängden som avdunstas ärframtagen som skillnaden i vattenmängd mellan inkommande tunnlut och utgåendetjocklut, 173 kg vatten/h. Ångan som används motsvarar 45,2 ton/h vilket ger nyckeltalet0,26 ton ånga (3 bar) för att avdunsta ett ton vatten från luten.Tunnluten som kommer från tvättning har en torrhalt på 11,5 % och efter indunstning harluten en torrhalt på 69,82 % och den kallas då tjocklut.Indunstningen består av två parallella indunstningslinjer med sex effekter (steg) var. Denförsta anläggningen, indunstning II, är från 1961 och används som förindunstning. Denandra, indunstning III, från 1978 är huvudindunstare. I förindunstningen är alla effekter avtypen kestnerindunstare, en typ av stigfilmsindunstare. I huvudindunstningen är femeffekter av typen kestner och den sista (från luten sett) är av sjunkfilmstyp.Färskånga tillsätts i första effekten, för resterande effekter används lutångan frånföregående steg som utdrivande ånga. I varje steg sänks trycket och i de två sista effekternai varje linje är det undertryck. Undertrycket skapas genom att efter sista steget kondenseralutångan mot inkommande kallvatten. Kondensatet från lutångan pumpas sedan för attuppehålla underttycket. Det värmda råvattnet går till kokeriets 45°C tank.Lutångan kyls något mot utgående tvättvätska och går till stripperkolonn. I kolonnensepareras flyktiga ämnen från vatten med destilationsprincipen. Det renadelutångkondensatet går till tvätten för att användas som tvättvätska. Den delen av lutångornasom inte kondenserar går till mesaugn 2 efter vidare kylning i refluxkondensorn samtjusterande värmeväxlare. Gaserna till mesaugnen har ett energiinnehåll som motsvarar ca10 920 MWh/år. [9] Starka gaser är svavelföreningar som exempelvis svavelväte,metylmerkartan och dimetylsulfid med en koncentration av svavelföreningar som är likamed eller över 40 %, [4].28

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFigur 11. Förenklad bild över indunstningen. Övre indunstningsserien är indunstning 2och nedre är indunstning 3. I övre högra hörnet ses kolonnen som tar hand omstrippergaserna. Mellanluten till indunstning två och tre förvärms innan den går tillförsta indunstningsapparaten, bland annat i den inritade refluxkondensorn.29

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABEnergibalansTunnlutens energiinnehåll beräknades från tjocklutens samt talloljans kemiska innehållvilket totalt var 903 GWh/år respektive 118 GWh/år. Värmen i tunnluten motsvarar 163GWh/år.Kylvattnet används för att kondensera lutångorna och skickas till kokeriet. Där lagras det itank. Vattnet från indunstningen håller normalt en temperatur på 50°C. Vattnet från 45°Ctankenanvänds framförallt i pappersbruket men även till hetvattenproduktion i kokeriet.Lutångkondensaten återförs till tvätten och vitlutsberedningen vilket ökar återvinningen avvatten i systemet. Därigenom slipper men även att värma vatten som används somtvättvatten.De starka gaserna innehåller höga halter metanol men även andra brännbara ämnen samtvatten. Energitillskottet baseras på oljetillsats då gasflödet stängs av och är totalt 11 GWh.Figur 12. Energibalans över indunstningen. Totalt omsätts 1 486 GWh. Enheten i diagrammet ärkWh/ADt sulfatmassa .30

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFörbättringarTalloljan säljs idag till utomstående men i framtiden är det möjligt att den kommer attbrännas i sodapannan. Den är ungefär lika energirik som eldningsolja och skulle ge mermottrycksånga vilket ger mer el och samtidigt mindre oljeanvändning. Detta ger ävenökade intäkter m ha gröna certifikat. Med dagens priser på tallolja är det dock ekonomisktfördelaktigt att sälja den.RefluxkondensorRefluxkondensorn värmeväxlar starka gaserna från strippern mot mellanlut till indunstning2. Mellanluten förvärms sedan med ånga för att få upp temperaturen ytterligare. Starkagasernas temperatur justeras med råvatten. Med nya refluxkondensorn kommer mer värmeatt överföras så att behovet av ytterligare temperaturreglering minskas.Färskånganvändningen för lutförvärmning beräknas minska med 3 ton/h [16] vilketmotsvarar 3,8 miljoner kr/år.Minskningen av ånganvändningen med 3 ton/h, som kyls med nollgradigt vatten så att2752 ⋅ 3 tonkylvattnet blir 50°C innebär ett massflöde av kylvatten med= 39.5 .4.18( 50 − 0) hkJDär entalpin på ånga är 2752 kWh/ton [17] och 4 .18 är specifika värmekapacitetenkg ⋅ ° Cför vatten.Under 2004 var medelproduktionen 24,86 ton sulfatmassa per timme vilket betyder enminskning av specifika kylvattenflödet på 1,76 t/ADt sulfatmassa .Normalt används ca 36 ton ånga till indunstningen vilket bör ge en varmvattenproduktion2752 ⋅ 36 tonpå ca= 474 , förutsatt att temperaturen är satt till 50°C.4.18 50 − 0( ) hDen nya refluxkondensorn kommer således att minska varmvattenflödet till kokeriet med39,5 ton per timme, eller 8,3 %. Under sommarperioden finns inget behov av mervarmvatten eftersom det breddar över i kokeriet. Under kalla vinterperioder kan det varatillfällig brist på varmvatten och då måste vatten värmas med ånga.VarmvattenDet är möjligt att dra det breddande vattnet från 45ºC-tanken till värmeåtervinningen tillUmeå energi. Det rör sig dock om en lång sträcka och kräver troligtvis pumpning. Om detfinns önskemål om ökat utnyttjande av värme utan värmeväxling bör detta alternativundersökas vidare. Förslagsvis börjar en sådan undersökning med mätning av hur mycketvatten som breddar ut ur tanken vid olika utetemperaturer. Rördragning bör sedanundersökas samt val av eventuell pump samt pumpgrop. Från underlaget bör en ekonomiskanalys kunna genomföras om åtgärden bör genomföras eller ej.31

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABSodapannaSodapannan fungerar i första hand som kemikalieåtervinning och i andra hand somångproducent. Tjockluten från indunstningen har en torrhalt på 69,8 % då den kommer tillsodapannan. Av det är ca 1/3 återvinningsbara kemikalier och 2/3 utlösta vedämnen. [5]Luten går till ett lagringskärl och blandas där med stoft från elfiltren samt make-upkemikalier.Kemikalietillsatsen är för att kompensera bortfallet av kemikalier isulfatbruket. Luten sprutas in i pannan med fyra fasta lutsprutor. I ugnen förångas vattnet,de organiska ämnena förbränns och kemikalierna återvinns. Rökgaserna värmer panntuber,screentuber, överhettare, konvektionsdel samt två ekonomisrar innan den lämnar pannanmed en temperatur på ca 140°C.Ugnen kan uppdelas i tre zoner; reduktionszon, torkzon samt oxidationszon. Dessasammanfaller väl med de tre luftstegen primär, sekundär samt tertiärluft som används isodapannan. Vid primärluften är omgivningen reducerande, det är med andra ordsyreunderskott. I torkzonen finns mer syre, men inte så mycket att alla ämnen oxideras heltutan detta sker i den översta oxidationszonen. Där frigörs den mesta av värmen i pannan.Den brända luten kallas smälta och rinner ur pannan ned i lösaren där smältan blandas medsvaglut och dispergeringsånga som tillsammans bildar grönlut. Grönluten pumpas tillmixeriet för framställning av vitlut.Sodapannans ångproduktion täcker i princip sulfatfabrikens behov av ånga. Vid högproduktion av sulfatmassa behövs mycket ånga. Då produceras samtidigt mycket svartlutvilken används som bränsle i sodapannan. Det finns även möjlighet att använda enoljepanna, tilläggspanna 2, för ångproduktion. Den används dock bara vid enstaka tillfällendå ÅC2 inte är i drift. Den kombinerade olje- och biobränslepannan i ÅC2 täcker i princippappersbrukets behov av ånga. Rent reglermässigt styrs sodapannans ångproduktion avtjockluttillgången, ÅC2 reglerar ångbalansen.Ångan från sodapannan har tidigare varit 60 bar men är nu nedsatt till 50 bar eftersompannan inte klarar säkerhetskraven. Ångan har en temperatur på 405°C och reduceras överen mottrycksturbin innan den går ut på ångnätet. Turbinanläggningen är dock lagd underen separat avdelning.32

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFigur 13. Schematisk bild över sodapannan.33

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABEnergibalansTjockluten från indunstningen har en torrhalt på 69,82 % och är 100 grader eftertjocklutförvärmaren som använder intern ånga.Pannan har en reduktionsgrad på 95,2 % viket anses vara mycket högt. Reduktionsgradenär ett mått på hur stor del av natriumsulfatet som omvandlats till sulfid.Spädvattnet kompenserar vattenförlusten i ångnätet och renas med sandfilter och kemiskrening. Före sandfiltren värms vattnet i imkondensorn vilken kondenserar ångor frånlösaren. Efter kemiska reningen förvärms inkommande vatten mot avdragsånga frånmatarvattentanken. Den kondenserade avdragsångan skickas till avlopp. Temperaturen påvattnet till kemiska reningen får inte överstiga 40°C och avdragsångan förvärmer vattnettill ca 45°C.Oljan som tas upp i diagrammet avser sodapannans oljeanvändning, 2440 MWh/år. ITillägsapannan (TP2) användes det 8440 MWh/år. Den har dock inte tagits med som egenavdelning eftersom den påverkar energibalansen marginellt.Figur 14. Energibalans över sodapannan. Totalt omsätts 1 080 GWh/år. Enheten i diagrammet ärkWh/Adt sulfat .34

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFörbättringarDet pågår ett projekt i indunstningen för att undersöka möjligheten att öka torrhalten påtjockluten från 70 till 74 %. Om det lyckas innebär det en minskning av vattenmängdenfrån 114 kton till 93 kton vilket ger en energibesparing på 13,1 GWh/år under antagandetatt indunstningen behöver 1/4 så mycket energi för att förånga vattnet från luten somsodapannan behöver, mer om detta under indunstningen, sid 29. Då marginalenerginproduceras med olja blir besparingen baserad på oljepriset vilket är 242 kr/MWh.Besparingen blir med andra ord 2,5 miljoner kr om medeltorrhalten höjs till 74 %.Observera att höjningen är lättare att göra från 70-71 % än 73-74 och att besparingen ärstörre eftersom det rör sig om mer vatten. Det finns risker med att höja torrhalten då röreller indunstare kan ta skada eller gå täta vilket är mycket dyrt och tidskrävande.En ny sodapanna kommer att byggas och tas i drift under hösten 2007. Den kommer att hahögre ångdata och en större turbin vilket leder till ökad elproduktion med liknadeelanvändning som idag. Mängden tjocklut påverkas dock inte då den avgörs av övrigadelar av massabruket. Detta leder till att mindre ånga kommer att finnas tillgänglig frånnya sodapannan. Stora skillnaden kommer att ligga i turbinen vilken är större och gerdärmed mer el. Med ökad elproduktion sjunker ångproduktionen som går ut på nät. Enförändring som kommer att minska energiförlusterna är att luftläckaget mellan pannan ochskorstenen kommer att minska så att mindre luft lämnar skorstenen, se figur 14.35

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABTurbinanläggningÅnga från sodapannan reduceras över en mottrycksturbin innan den går ut på tre- ochtiobarsnätet. Trycket på den överhettade ångan från sodapannan var 60 bar fram till hösten2004, Det upptäcktes då att sprickbildningen i panndomarna var i sådan omfattningpanntrycket sänktes. Det nya trycket i pannan är 50 bar men temperaturen är oförändradvid 405-410°C.Turbinen styrs automatiskt från aktuella ångbalansen, större delen av sodapannansproducerade ånga reduceras över turbinen. Turbinen reducerar trycket på ångan till tio- ochtrebarsnätet. Trycknivån på trebarsnätet beror på lasten i indunstningen, om indunstningenanvänder lite ånga så sänks trycket till 2,5 bar, vid höglast i indunstningen höjs trycket till3,5 bar. Detta möjliggör större elproduktion i turbinen. Maximala effekten från turbinen är14,1 MW men den ger i praktiken maximalt ca 9 MW eftersom ångan från sodapannan inteär 60 bar och 450°C utan 50 bar och 405-410°C. Tidigare har trycket varit 60 bar mentemperaturen har även tidigare varit 405-410ºC. Då temperaturen inte har förändrats hareffekten från turbinen påverkats marginellt av trycksänkningen. Trycksänkningen innebäratt en större volym ånga ska igenom turbinen än tidigare, men turbinen klarar helavolymflödet.De största användarna av ånga är pappersbrukets torkparti, kokeriet samt indunstningen.Det finns även andra, mindre användare. Jämn och hög produktion eftersträvas med smågradvisa förändringar. Detta gäller även ånganvändningen. Indunstningen har småförändringar i sin ångkonsumtion medan kokeriets ånganvändning är periodiserad. Dettaberor på att fabriken använder sig av ”bach-kokning” och inte kontinuerlig kokning. Denanvändaren med störst svängningar är pappersbruket där ånganvändningen momentant kanöka från noll till över 220 MW ånga (150 ton ånga). [13] Därför har en ångackumulatorinstallerats som tar upp svängningar i systemet. Trycket i ackumulatorn kan varierasmellan 10 och 20 bar vilket ger en reglermån på några minuter. Svängningarna ipappersbruket klaras inte av ångackumulatorn utan regleras i ÅC2, se figur 2.Figur 15. Schematisk bild över turbinen och ångackumulatorn. Ånga från sodapannan går normaltöver turbinen medan ånga från ÅC2 går direkt till ångnäten, se figur 2.36

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABEnergibalansFigur 16. Energibalans över turbinanläggningen. Ånga kommer från sodapannan ochgår ut på tre- och tiobarsnätet. De små förlusterna beror på att värmen i utgående ångatas tillvara så enda verkliga förlusten är kylningen av turbinen. Totalt omsätts 605GWh/år. Enheten på siffrorna är kWh/Adt sulfatmassa .FörbättringarMed nya sodapannan kommer turbinen att bytas ut. Den nya pannans tryck och temperaturär högre än dagens vilket ger mer el från turbinen. I sankeydiagrammet motsvarar detta enökning av inkommande ånga från sodapanna samt en ökning av el från turbin. Mängden 3-och 10-barsånga kommer att minska i samma storleksordning som elen ökar.37

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABÅngcentral 2 (ÅC2)Centralen består av två axonugnar som förbränner biobränsle. Deras rökgaser leds in till enoljepanna där oljan bränns och energin tas tillvara. Biobränslet kommer till huvuddel frånrenseriet men en del köps. Bränslet skruvas in i axonugnarna underifrån och förbränns pårost.Luften tillsätts i fem steg, tre i axonugnarna och två i oljepannan. Primär och tertiärluftentill fastbränsleugnarna är förvärmda med vatten från matarvattentanken samt ånga.Sekundärluften förvärms inte och trycks in i pannan med två blåsmaskiner per ugn.De heta gaserna går via kylda rökgaskanaler till oljepannan, kylningen består av bådevattenkylning samt tertiärluft. I oljepannan förbränns oljan och den samlade värmen tastillvara i panntuberna. Rökgaserna kyls i ekonomiser och renas i cyklon samt elfilter innande lämnar pannan vid en temperatur på ca 145°C.Pannan har inga överhettare utan producerar mättad ånga vid 30 bar. Denna reduceras till20 bar för lagring i ackumulatorn samt 10 bar för övrig användning. Ackumulatornfungerar som en buffert i ångsystemet och trycket i denna varierar med last ochproduktion. Pappersbruket är största användaren av ånga och när de drar igång ellerstänger av konsumtionen så fångar ackumulatorn upp svängningarna.Figur 17. Schematisk bild över ångcentral 2.38

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABEnergibalansBiobränslet till pannan är fuktigt, detta beror till stor del av att kapaciteten inte finns för attpressa ur vatten ur bränslet i renseriet. I och med att ugnarna är av axontyp klarar de attbränna mycket fuktigt bränsle, men verkningsgraden sjunker. Allt vatten som går in medbränslet lämnar pannan som ånga i rökgaserna så för varje ton vatten som tillsätts pannan ibränslet förloras ett ton ånga ångproduktion.Oljan används som reglering av ångproduktion och axonugnarna används för baslast.Ungarna belastas idag hårt och kommer därför inte att öka biobränslemängden i någonstörre utsträckning. De två axonugnarna får inte belastas hårdare än att de producerar 35ton ånga vardera. I och med att ångproduktionen är starkt beroende av torrhalten i bränsletär det viktigt att bränslet är välblandat så att jämn förbränning uppnås. Vid jämnförbränning är det möjligt att vidare optimera ångproduktion vilket är mycket svårt närförbränningen varierar.Figur 18. Energibalans över ångcentral 2. Totalt omsätts 560 GWh/år och enheten i diagrammet ärkWh/ADt sulfatmassa .FörbättringarUnder 2004 har försök pågått för att minska syrehalten i rökgaserna och på så sätt minskautsläppen av kväveoxider (NO x ). Förändringen för att minska syrehalten ligger i körsättetoch vinsten ligger i lägre NO x -avgifter och minskad miljöpåverkan. Detta ger samtidigtupphov till en minskad energiförlust då rökgasmängderna minskar. Det pågår utredningom hur utsläppet av NO x kan minskas ytterligare. (Arbetet utförs som examensarbete iCivilingenjörsprogrammet i energiteknik och utförs av Tilda Nordin).39

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABVitlutsberedning och mesaombränningGrönlut från sodapannans lösare pumpas till vitlutsberedningen där fasta partiklar i formav olösliga salter och kol avskiljs. Den klarnade grönluten förs till släckningstanken därbränd kalk tillförs. Den brända kalken reagerar med vatten och bildar kalciumhydroxid(släckt kalk).CaO + H 2 O → Ca(OH) 2I kausticeringen reagerar kalciumhydroxid med natriumkarbonat i en jämviktsreaktion. Detbetyder att jämvikt i reaktionen råder efter tillräcklig tid. Därför är det mycket viktigt attlåta ämnena reagera tillräckligt länge innan de används, annars har bara delar av reaktionenhunnit ske.Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 ↔ 2NaOH + CaCO 3Natriumhydroxiden är den ena aktiva kokkemikalien och den andra, natriumsulfiden(Na 2 S) är redan återvunnen i sodapannan. Luten går över reningssteg där vitluten (de löstaämnena) separeras från mesan (olösliga). Mesan består till största del av kalciumkarbonat(CaCO 3 ) vilken återvinns till bränd kalk i mesaugnarna.CaCO 3 + värme ↔ CaO + CO 2I mesaugnarna tillsätts även en mindre del kalksten, 1 579 ton/år, för att kompenserakemikaliebortfall.Mesaugnarna är två liggande roterugnar där varvtalsstyrda elmotorer ser till att ugnarnaroterar. Kontinuerlig rotation är viktigt för om en ugn stannar finns risk att den blir krokig.Ugnarna är isolerade med isolertegel på insidan och håller en temperatur på utsidan på ca150-200°C. På insidan är det ca 900°C i brännzonen på ugnen och ca 250°C i torkzonen.Mesan matas in i ugnen i toppen och faller sakta nedåt då ungen roterar. Olja och gaserkommer in i botten av ugnen och går uppåt. Det finns kättingar upphängda i ugnen för attöka värmeöverföringen i ugnen och för att motverka klumpbildning.Mesan som kommer in i ugnen torkas i bortersta delen av ugnen där det är kallast. Vidoljebrännaren måste temperaturen ligga på ca 900 o C för att mesan ska sönderfalla ikalciumoxid. Då den brända kalken går ur ugnen värmeväxlas den mot inkommande luft.Det finns två fördelar med detta, dels fås förvärmning av luften, dels en avkylning avkalken, som annars skulle vara för varm för att hanteras. Rökgaserna är ca 200°C ochpasserar ett elfilter innan de går ut.40

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFigur 19. Schematisk blid över Mesabränning och mixeri.41

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABEnergibalansGrönluten från sodapannan är ca 96°C och vitluten till kokeriet håller en temperatur på90°C. Som i övriga delar av lutprocessen har lutarnas energiinnehåll antagits bestå avenbart värmeenergi i de fall luten är utan vedämnen. Då luten innehåller vedämnen harenergimängden som kommer att tillföras sodapannan vid förbränning tillförts luten.Starka gaserna som kommer till ugn 3 kommer från indunstningen innehåller mycketmetanol. Därför ger de ett stort energitillskott i ugnarna vilket minskar oljeanvändningen.Ugnarnas yta är uppemot 200 o C vilket ger betydande värmeförluster. Mesans torrhalt ärviktig ur energisynpunkt, idag 76,0 %, då allt vatten som kommer in i ugnarna via mesankommer ut som ånga i skorstenen.Rökgaserna har hög temperatur ut från ugnen, ca 200 o C, vilket skulle kunna användas tillförvärmning av vatten eller liknande om ett behov fanns av värmen. Rökgasflödet är dockinte så stort, endast ca 20 000 Nm 3 /h att jämföra med sodapannans 200 000 Nm 3 /h.Figur 20. Energibalans över vitlutsberednig och mesaugnar. Totalt omsätts 196 GWh/år. Enheten idiagrammet är kWh/Adt sulfatmassa .FörbättringarNågra mindre pumpar på 7 kW vardera skulle kunna byggas om till varvtalsreglerade dådagens reglering med återkoppling nöter upp rör i alltför stor takt. Detta medför storareparationskostnader som kan undvikas om varvtalsreglering används.Övriga pumpar är i vissa fall strypreglerade men ingen potential hittades i att frekvensriktanågon som inte är det idag. Vid reinvestering av nya tankar är det lämpligt att bedöma ompumpar ska bytas eller de gamla återanvändas.42

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABReturfiberReturfiberlinjen tar in balar med wellpapp av olika kvalitéer till två produktionslinjer avreturfiber med totala momentana produktionskapaciteten på 1200ton/dag, [18].Returfiberavdelningens syfte är att rena, finfördela men framförallt återvinna fibrerna.Rening görs genom virvelrening samt silning. Virvelreningen står för den största separataanvändaren av el.Balarna är inköpta av olika kvalitéer och dessa mixas för att få så små variationer sommöjligt. Balarna matas kontinuerligt till två upplösare med varmvatten, där första reninggenomförs. Upplösarna omrörs med en horisontal omrörare som skapar en virvel i dencylindriska bassängen. I mitten av virveln samlas raggern, som till största delen består avbaltråd och plast. Detta dras kontinuerligt ur pulpern och går till fabrikens deponi. Denupplösta massan går till en turboseparator vilken finfördelar massan samt tar bort smutssom har högre och lägre densitet än massan, eller som inte kommer igenom silen. Acceptetgår via lagringstank samt fraktionerare till långfiber- eller kortfiberlinje. Kortfiber går viafilter samt virvelrening till lagringstorn för kortfiber, 600m 3 , 10 % torrhalt. Långfiber gårvia en liknande rening till lagringstorn för långfiber, 1000m 3 , 10 % torrhalt.Figur 21. Principskiss av returfiberavdelningen. Samtliga steg är till för att effektivt separera fibrernaoch rena dem.43

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABEnergibalansEftersom returfiberavdelningen har egen produktion av massa som är oberoende avproduktionen i sulfatmassabruket har energibalansen baserats på massaproduktionen frånreturfiber, vilken under 2004 var 180 093 ADt.Det mesta av energiflödena här består av varmvattenflöden. Varmvattnet som behövs tillanläggningen tas från pappersbrukets bakvattentank och har en temperatur på ca 55°C. Endel av vattnet går tillbaka till pappersbruket i massan men mycket går till bioreningen samtförluster på väg dit. Fibrerna exkluderas från energiberäkningarna vilket innebär attbalarnas energiinnehåll enbart kommer från det brännbara materialet.Figur 22. Energibalans över returfiberavdelningen. Enheterna är kWh/tm retur och totalt omsätts198 GWh/år. Varmvattnet kommer från pappersbruket och lämnar returfiberavdelningen antingensom vatten i massan eller varmvatten till biorening.FörbättringarUnder 2002 stängdes en raffinör i långfiberreningen av som använde ca 125kWh/ADt returmassa . Minskningen av elanvändningen var nästan 50 % av totalaelanvändningen vid avdelningen. [18]Mer vatten skulle kunna pressas ur rejektet som går till förbränning. Detta är möjligt attgenomföra med befintlig press men transportörsystemet måste då byggas om så att alltrejekt pressades och inte bara större delen av det.Under 2006 kommer rejektet som går till förbränning att separeras ytterligare för att höjabränslekvaliteten. Det delflödet som i fortsättningen inte kommer att gå till förbränning ärmaterial med höga halter av sand samt vatten.44

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABPappersbrukPappersbruket delas normalt in i fem delar, mälderi, viraparti, pressparti, torkparti ochrullmaskin. Från tvätten kommer massa med 9,95 % torrhalt som lagras i fyra torn med ensammanlagd lagringskapacitet på 8800 m 3 , vilket motsvarar 1140 ADt liner .Returfibermassan lagras i långfibertorn och kortfibertorn vilka totalt rymmer 1600 m 3massa med 10 % torrhalt. Detta motsvarar ca 175 ton massa med 92% torrhalt (ADt).Utskottstornet rymmer 2500m 3 massa med 2 % torrhalt vilket motsvarar 55 ADt liner . Totalalagringskapaciteten i tornen är 1140 + 175 + 55 = 1370 ADt liner . Produktionsbudgeten är1176 ADt liner /dygn vilket innebär att maximala lagringskapaciteten motsvarar 28h. Normaltkörs pappersbruket inte mer än ca ett halvt dygn utan massatillverkning.Höga torrhalter i lagringstornen ger stor lagringskapacitet. Från tornen späds massan till ca5 % innan den går in mellankar och vidare till kvarnarna. Kvarnarna maler fibrerna vilketger ett starkare papper, men blir svårare att torka. Malning samt stärkelseinblandning ärnödvändigt för att få ett starkt papper. Kvarnarna är de största förbrukarna av el påfabriken och använde 2004 totalt 46 GWh el till en kostnad av 13,8 mkr. [10]Från lagringstornen går massan till kvarnar, blandningstankar mm innan den går in iinloppslådorna. I mälderiet ingår även upparbetning av utsorterad liner som inte går tillförsäljning, utan blir massa igen via upplösare, se figur 23.I virapartiet avvattnas massan med vakuum vilket skapas med tolv vakuumpumpar ochnågra mindre fläktar. Tillsammans förbrukar de 27 GWh till en kostnad av 8,16 mkr.[10]Presspartiet trycker ur vatten ur massan i tre pressnyp. Första och sista nypet är dubbelfiltatoch andra nypet är enkelfiltat. Papperet ska ha så hög torrhalt som möjligt efter presspartieteftersom det resterande vattnet förångas i torkpartiet. Vattnet från papperet tas upp i filtarsom i sin tur avvattnas över suglådor. Filtarna tvättas kontinuerligt med högtrycksvattenför att undvika igensättning.Från presspartiet har linern en torrhalt på ca 45 % och efter torkpartiet är torrhalten 92 %.Linern värms med ånguppvärmda valsar och vattnet i linern förångas. Luften runt linern ärvärmd till ca 90 o C. Den fuktiga luften från torkpartiet värmeväxlas mot inkommande, torrluft, även byggnaden värms med sekundärvärmen.45

Figur 23. Principskiss över pappersbruket

EnergibalansPappersbruket använder 146 613 MWh el varje år, mer information framgår avelanvändning på pappersbruket, sid 55.Ångan till pappersbruket används till att torka papperet i torkpartiet. Energin från ångan gårut som våtluft över tak och torkförluster. Det finns ett system för värmeåtervinning itorkluften och ingående luft till maskinhallen vilket minskar ångbehovet till torkningen.Massans energiinnehåll beräknas från värmeinnehållet, fiberinnehållet har inte räknats sompotentiell energi.Varmvattnet som används är framförallt 55°C vatten som erhålls genom blandningav 75-och 45-gradigt vatten från kokeriet. Det vattnet tillsammans med vattnet från massan lämnarsystemet som våtluft över tak eller klarfiltrat. Största delen vatten återanvänds internt ipappersbruket.Klarfiltratets värme återvinns till viss del i värmeväxlare och går till Umeå energi.Figur 24. Energianvändning i pappersbruk. Totalt omsätts 1 094 GWh/år. Enheten på siffrorna ärkWh/Adt liner .

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFörbättringarKondensatåtervinningen i torkpartiet har nyligen byggts om med ny kondensatbortförselfrån cylindrarna och nya ångfällor. Problem med kondensatfyllda cylindrar vid banbrott ärnu eliminerade. Ombyggnationen ökade därmed tillgängligheten på torkpartiet samt ökadekapaciteten med 6 % [19]. I och med förändringen erhölls bättre kontroll på vätskelagret påinsidan av cylindrarna. Det numera tunnare vattenskicktet ger bättre värmeöverföring mellanånga och cylinder vilket i sin tur ger lägre kondensattemperaturer. Tidigare har kondensatetvarit mycket varmare än matarvattentanken vilket innebär att ånga friges imatarvattentanken vilken försvinner i avgasningen av denna.Värmeåtervinningen har byggts om under 2005 så att mer vatten går till Umeå energi.Värmeväxlaren i pappersbruket har bytts mot en ny där det värmda kylvattnet går direkt tillUmeå energi. Tidigare innebar kopplingen att det värmda kylvattnet gick till avlopp som isin tur värmeväxlades mot råvatten vilket skickades till Umeå Energi.Ångregleringen i torkpartiet sköts delvis manuellt och kan ställas in efter vilken kvalitet somska produceras. Detta görs dock inte alltid eftersom det ändå fungerar som det drivs medoekonomiskt inställd torkprofil. Den mesta av värmen går över tak viavärmeåtervinningssystemet. En indikation på att fel torkkurva används kan fås fråntorkpartiets kondensor, där flashånga kondenseras, vilket framgår av kondensor ipappersbruk, sid 67.Interna värmeåtervinningen där luft från torken värmeväxlas mot inkommande luftundersöks för att se om det finns någon förbättringspotential. I och med att det rör sig omstora energimängder är det troligt att det finns förbättringspotential. Arbetet utförs somexamensarbete i civilingenjörsutbildningen i energiteknik och utförs av Håkan Johansson.49

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABBiologisk rening och avloppDen biologiska reningens syfte är att rena avloppsvattnet från anläggningen. Föroreningarnadelas in i två grupper, fasta och lösliga. De fasta består framförallt av fibrer, barkrester, sand,och lera. De lösliga organiska ämnena är T.ex. kolhydrater, syror och hartsämnen, de lösligaoorganiska är mest salter, syror och baser.Reningen är av typen aktiv slam med selektor och är indelad i tre steg, försedimentering,biologisk rening och eftersedimentering, figur 25. I flödet från försedimenteringen tillselektor tillsätts närsalter i form av kväve och fosfor. Här bortförs det mesta olösligaföroreningarna. I biologiska behandlingen blandas vattnet med mikroorganismer somanvänder föroreningarna som föda. För att optimera nedbrytningen krävs hög syrehalt, vilketskapas med luftinblåsning. I eftersedimenteringen skiljs slammet från vattnet. Vattnetlämnar avdelningen och det mesta av slammet återförs. En liten del av slammet, det sommotsvarar tillväxten, tas bort från systemet via föravvattnare och centrifug.RenseriReturfiberPappersbrukFörsed.ÄlvsvattenÖvrigt avloppsvatten20°CVarmvatten tillUmeå EnergiSelektor &aktiv slamtankEftersed.ÄlvsvattenSlamåterföringHuvudavloppOlösliga ämnenFöravvattnareCentrifugSlam tillkomposteringFigur 25. Principskiss över biologiska reningen av avloppsvatten medvärmeåtervinning.Vattnet i försedimenteringen är normalt ca 43°C, innan selsektorn regleras temperaturen tillca 37°C för att optimera nedbrytningen. Kylvattnet tas från älven och skickas sedan till endirektledning till Umeå energi. Tidigare kyldes bara vattnet från pappersbruket ochkylvattnet skickades till avlopp. Om inte värmeväxlaren klarar av att sänka temperaturentillräckligt så späds avloppsvattnet med älvsvatten så att rätt temperatur erhålls.Värmeväxlaren innan selektorn togs i drift i mitten på juni och vissa problem medigensättningar har förekommit.Från värmeväxlaren pumpas vatten till selektorn och aktiv slamtank. Här tillsätts storamängder luft med sex roterande munstycken (OKI-luftare) från två skruvkompressorer. Påsjälvtryck går vattnet med slam vidare till eftersedimenteringen. Vattnet blandas däreftermed övrigt avloppsvatten till värmeväxlare där älvvatten värms och skickas till Umeåenergi. [20]Slammet från eftersedimenteringen som inte återförs, samt försedimenteringensbottenavdrag separeras från vattnet med föravvattnare och centrifug. Härifrån går det påtransportör till lastficka och transporteras med lastare till dåva industrideponi. Där blandas50

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABdet upp med hästgödsel och lagras för att sedan användas som anläggningsjord vid t exvägkanter. [4]EnergibalansEn mindre mängd el används för drift av pumpar men framförallt till blåsmaskiner.Blåsmaskinerna förser den aktiva tanken i bioreningen med syre för att upprätthålla denbiologiska nedbrytningen av syreförbrukande ämnen.Det finns två avloppssystem, ett för rent vatten och ett för vatten som varit i kontakt medfibrer. Rena vattnet går direkt till värmeåtervinning medan förorenat vatten går tillbioreningen.Under 2004 värmeväxlades varmvattnet från pappersbruket mot råvatten och kylvattnet gicktill avlopp. Vattnet till biorening var 39°C och var därför energirikt, numera skertemperaturregleringen enligt beskrivningen ovan.Umeå energi värmeväxlar älvvatten mot det utgående totala varmvattnet och tog under 2004reda på 62 022 MWh. [9]Inkommande råvatten hade under 2004 medeltemperaturen 8,3°C och temperaturen irenvattenavloppet 25,9°C. Till Umeå energis värmeåtervinningssanläggning där både vattnetfrån renvattenavloppet och från bioreningen går var temperaturen 30,2°C. I gemensammaavloppet passerade 47 000 m 3 vatten/dygn.Figur 26. Energibalans över biologiska reningen och avlopp. Totalt omsätts608 GWh/år. Enheten på siffrorna är kWh/Adt liner .51

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFörbättringarUnder 2005 byggdes temperaturregleringen om så att råvattnet skickas direkt till Umeåenergi. Det innebar en höjning av temperaturen i varmvattnet till Umeå energi och ökadmöjlighet till användning. Det ger även mindre vatten till avlopp då kylvattnet tidigare gickdit.Under 2004 förbrukade biologiska reningen ca 4200 MWh el [10], det mesta tillkompressorerna. Pumparna är alla varvtalsreglerade, då anläggningen uppfördes 1998. Detsom skulle kunna minska elanvändningen är att bygga om luftmunstyckena eftersom deverkar producera för stora bubblor. Med mindre bubblor borde syresättningen ökakompressorernas effekt skulle kanske kunna minskas. En undersökning pågår för att se övertekniska möjligheter och kostnader.52

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABEnergitillförselElanvändningSCA Packaging Obbola AB förbrukade ca 322 198 MWh el under 2004. Den egnaproduktionen av el med mottrycksturbin var ca 65 489 MWh. Elpriset förmarginalanvändningen skiljer sig endast måttligt från basanvändningen och all produceradel används internt. Därför används samma pris på all el. Vid en förändring avelanvändningen påverkas priset marginellt, under 2004 var elpriset 300 kr/MWh.MWhkKrEgenproducerad el 65 489 19 647Köpt el 256 700 77 010Använd el 322 198 96 657MätningElanvändningen mäts månadsvis i ställverksmätare vilka har hög noggrannhet. Mätningargörs på inkommande effekt, utgående reaktiv effekt, samt egenproducerad el. Övrigamätningar görs på ställverk, vissa för specifika användare, som t.ex. kvarnarna, medan andraställverk tar med ett antal mindre elförbrukare. Ställverksmätningarna har delats upp peravdelning för att få bättre översyn över anläggningen och mätaravvikelsen avser skillnaden itotal elanvändning och upptagna poster.För utsållning av de större el-användarna har 5 % -regeln används. Avdelningarnaselanvändning har sammanställts och på dem som är över 5 % har vidare undersökningargenomförts.Elanvändning avdelningsvis på SCA Packaging Obbola ABsom medelvärden under 2004.Elanvändning [MWh/år]16000014000012000010000080000600004000020000Elanvändning5%0RenseriKokeriTvättindunstningmesabr ochmixeriÅC1BioreningPappersbrukReturfiberÅC2Belysning mmmätaravvikelse160000140000120000100000800006000040000200000Figur 27. Elanvändningen fördelat per avdelning. Data från sammanställning av elförbrukning –04 [10]53

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABDen största användaren av el är pappersbruket, som under 2004 använde 146 613 MWh.Andra elintensiva avdelningar är kokeriet, returfiberavdelningen samt den samladebelysningen. Sodapannan (ÅC1) och biobränslepannan (ÅC2) använder just under 5 % avtotala elenergin.Kokeri och tvättI kokeriet står defibrörerna för 84 % av avdelningens elförbrukning och i tvätten stårraffinörerna för 46 %. Dessa står för sönderdelning av massan samt malning. Om massanmals hårt i kokeri och tvätt finns mindre behov av att mala den i pappersbruket. Iraffinörerna är dessutom torrhalten högre än i pappersbruket vilket gör det energieffektivareatt mala med raffinörer än vad det är med kvarnarna. I tvätten finns även silar som använderca 12 % av avdelningens el för att hålla silarna rena.ReturfiberavdelningenAnläggningen är modern och använder 154 kWh/ADt vilket är lite i förhållande till andrabruk för pumpreturmassa. Inga åtgärder för minskad elanvändning har identifierats.BelysningI belysning ingår även kontor samt verkstad. Inga åtgärder planeras för att minskabelysningen även om det ofta är tänt i obesökta utrymmen. Risken för problem och därförtillbud bedöms högre än besparingen i att minska belysningen. På kontoren är datorer samtskärmar i viloläge då de inte används och platta skärmar är installerade i större delen avkontorslokalerna. Belysningen är en av värmekällorna i kontorslokalerna så om belysningenminskas kommer den att behöva ersättas med någon annan energikälla.54

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABElanvändning i pappersbrukPappersbruket använder mycket el till kvarnar, vakuumpumpar samt till våtpartiet.Kvarnarna är de största användarna av el i hela fabriken med 46 056 MWh. Totalt användssju kvarnar varav tre är av typen conflo CF82 och fyra Asplund RLP-42D. Kvarnarna malermassan och fungerar dessutom som pumpar.Elanvändning i pappersbruket på SCA Packaging Obbola ABsom medelvärden under 2004.Elanvändning [MWh/år]50000400003000020000100000Elanvändning5%50000450004000035000300002500020000150001000050000KVARNARVACUUMPUMPARVENTILATIONVÄRMEÅTERVINNINGTORKPARTI ORULLMPRESSPARTIVÅTPARTIFILTRAT- OBAKVATTENFigur 28. Elanvändning i pappersbruket under 2005. 5 % -linjen gäller även här helaSCA Packaging Obbola AB:s elanvändning. [10]VakuumpumparVakuum skapas med 12 vakuumpumpar som drivs av tre motorer. Att skapa vakuum ärenergikrävande och pumparna är nyrenoverade. Enligt en studie från METSO [21] harvakuumsystemet idag bara halva den rekommenderade kapaciteten.VåtpartietI våtpartiet ingår all utrustning för omrörning samt pumpning av massa från tornen tillpresspartiet. Här har kvarnarna och vakuumpumparna lagts som separata användareeftersom de står för en så stor del av elanvändningen. Omrörning i massakar är kanske ettområde där det skulle kunna finnas elbesparande åtgärder men detta har inte utretts.55

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABÅnganvändningÅnga produceras i sodapannan och ÅC2, som innehåller biobränsleugnar och oljepanna.Ångan från sodapannan ses som en biprodukt vid kemikalieåtervinning vilket i medeltal är94 ton ånga per timme. Från ÅC2 produceras ånga för att täcka resterande konsumtion, ca66 ton per timme.Endast ånga från sodapannan kan användas för elproduktion, och all ånga från sodapannanreduceras normalt över turbinen innan den går ut på användarnätet. Ångnätet består av tvånätverk där ena har trycket 10 bar och det andra 3 bar. Tiobarsnätet håller konstant tryck ochförser pappersbrukets tork samt kokeriet med ånga. Den stora trebarsanvändaren ärindunstningen och beroende på hur mycket ånga som används där varieras trycket påtrebarsnätet med ± 0,5 bar. Den ökade tryckskillnaden i turbinen ger högre energiöverföringtill turbinen, med samma massflöde, och då kan mer el tillverkas med samma ångflöde.Kondensatet från användarna motsvarar inte hela ångmängden, normalt kommer 123 ton/hkondensat vid 161 ton/h produktion (alla pannor). Det förlorade kondensatet kompenserasmed nytt totalavsaltat vatten som förvärmts mot kondenserbara gaser från lösaren ochavluftningsångan från matarvattentanken i sodapannan. Båda dessa värmeöverföringar ärvärmeåtervinning och det renade vattnet är uppskattningsvis 45ºC då det kommer in imatarvattentanken. I matarvattentanken är temperaturen ca 120ºC och skillnaden, 3,6 MW,kompenseras med tystkokare. Dessa kokare avgasar samtidigt syre från tanken.Ångpriset varierar mycket beroende på vilket bränsle som används. Baskostnaden bestämsav medelkostnaden för ånga där biobränsle är billigaste energikällan, samt den som skaparminst utsläpp. Marginalångan produceras från olja, vilket innebär 250 kr/MWh. Somjämförelse kan elpriset användas, vilket är 300 kr/MWh. Oljan som används tillångproduktion kan inte minskas med dagens ångbalans.56

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABAnvänd ånga 2004450 000400 000350 000300 000MWh250 000200 000150 000100 00050 0000KokeriDumpingTurbinRenseriIndunstningPappersbruketÖvriganvändningFigur 29. Använd ånga i de olika avdelningarna där kondensatförluster kompenserats. I övrigaanvändare ingår alla förluster samt följånga samt några andra mindre användare. Renserietsånganvändning är större än i grafen eftersom dess ångmätare visar fel. Användningen är dockmycket liten.Följånga används för att hålla ångnätet varmt och alltid igång. Pappersbruket är störstaenskilda användaren av ånga och varierar med produktionen av liner. På massabruketvarierar indunstningens samt kokeriets ånganvändning med sulfatmassaproduktionen. Förproduktion av returmassa används ingen ånga.Bränslefördelning för ångproduktion700 000600 000500 000MWh400 000300 000200 000100 0000Olja Biobränsle LutFigur 30. Bränslefördelning för ångproduktion.Fördelningen av ångproduktion i figur 30 visar visar ångproduktion från respektiveenergislag men även från de två ångcentralerna då i princip all oljeanvändning förångproduktion kan tillskrivas ÅC2. I biobränslet har även returfiberrejekt räknats in vilketstår för 19% av energin i biobränslet. [9]57

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABOljeanvändningDet finns fem användare av olja där ÅC2 är den största förbrukaren. Marginalproduktionenav ånga sker med olja dels på grund av kapacitetsbrist i biobränsle, dels för att parerasvängningarna i ångnätet. I mesaugnarna används oljan för att bränna mesa till kalk.Oljeanvändning 2004160 000140 000120 000100 00080 00060 00040 00020 0000SodapannanTP2Mesaugn 2mesaugn 3ÅC2MWhFigur 31. Fördelning av oljeanvändning summerat under 2004.Under vintern används mer olja än på sommaren vilket framförallt beror på två faktorer. Detgår åt mer värme i processen på grund av värmeförluster, dessutom är biobränslet ärfuktigare och kallare på vintern. [10]Oljeanvändning 2004Användning [Nm3]3 5003 0002 5002 0001 5001 000500Tilläggspanna 2mesaugnarÅC2Haveri barkpanna18/9 - 13/110jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov decFigur 32. Oljeanvändning fördelat på ÅC2, mesaugnar samt TP2. TP2 är normalt inte idrift utan startar bara i speciella situationer.58

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFramtidDet är inte troligt att energianvändningen kommer att minska i framtiden. Den kan minskasper ton producerad massa, men då produktionen ökar, ökar även energianvändningen.Två undersökningar har genomförts för att se var resurser ska användas för att kunna ökaproduktionen från drygt 400 000 årston till 450 eller 500 000 årston. Undersökningen överpappersbruket är genomförd av METSO Paper [21] och den över massabruket är genomfördav Ångpanneföreningen (ÅF) [22]. Utredningarna ses som vägledande för framtidaombyggnationer vilket innebär att ombyggnationer genomförs, och inte bara renoveringar,så följs i princip rekommendationerna.PappersbruketAvser ökning av pappersbrukets kapacitet från 420 000 årston till 486, 500 och550 000 årston. Kapacitetsökningen kräver ganska omfattande ombyggnad och om dengenomförs i sin helhet är det effektivast att bygga för 550 000 årston.De största ombyggnadsbehoven ligger i vakuumsystemet, som är underdimensionerat idagoch måste renoveras och byggas ut. Idag produceras bara hälften av det vakuum som Metsohar som standard. En ökad vakuumkapacitet möjliggör ökad torrhalt innan torken och därförminskat ångbehov.TorkTorkdelen behöver omfattande ombyggnationer där drivningen byggs om tillväxelströmsmotorer med modern frekvensstyrning. Tolv nya cylindrar tillsätts och 8 byts uti torkpartiet, kåpan byts till en med dubbla skal, värmeåtervinningen i frånluften byggs omoch fickventilationen byts ut.Massatornen för returfiber är underdimensionerade och ett av dem har renoveringsbehov.Produktionen av returfiber närmar sig färskfiberproduktionen men lagringskapaciteten ärbara en femtedel. Metso rekommenderar utbyte av båda tornen till 3800 m 3 (idag1000+600m 3 ) vilket skulle ge större flexibilitet och ökade körtider för samma kvalitet.KvarnarIdag används åtta kvarnar varav tre är moderna Conflo CF82 från 1987-92 och 5 AsplundRLP-42D från –74. Asplundkvarnarna skulle vid en produktionsökning bytas till conflokvarnar med modern reglering medan de befintliga conflokvarnarna återanvänds. Malningav returfibermassa skulle möjliggöras vilket minskar behovet av tillsatsmedel i massan.Metso rekommenderar malning enligt tabell.Tabell. Rekommenderade malningseffekter enligt METSOSulfatmassa toppskicktSulfatmassa bottenskicktUtskottRetur långfiber180 kWh/ADt140 kWh/ADt50 kWh/ADt50 kWh/ADtDagens totala malning per ton liner är 114 kWh/ADt. I den effekten ingår ävenpumpningseffekten i kvarnarna.59

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABElanvändningTotala installerade effekten i avdelningen kommer att öka från 62 000 kW till 79 000 kW.Ombyggnationen kommer att öka kapaciteten från 420 till 550 000 årston vilket innebär attantalet installerade kW/ADt minskar från 14,8 till 14,4 kW/ADt. Ökningen av installeradeffekt kommer till största delen från kvarnar, 5.7 MW, vakuumpumparna står för drygt 3MW och lågspänningsmotorer mm för 5-6 MW.MassabruketUndersökningen avser sulfatmassaproduktion och målsättningen är en kapacitetsökning från221 000 till 266 000 ADt/år och omfattar renseri, kokeri, massatvätt, indunstning, mixerisamt mesaombränning.Kostnader omfattar framförallt två nya tvättpressar samt återinvesteringar i mixeriet. Omfem år kommer indunstningen att behöva återinvestering. Dagens produktionsbegränsningbestår framförallt i massatvättens effektivitet. I och med det höga tvättvattenflödet tilltvätten går indunstningen på maxproduktion. Installation av tvättpressar kommer att minskatvättvattenflödet. Med minskat tvättvattenflöde minskar vattenmängden i tunnluten tillindunstningen så att ånganvändningen minskar med ca 114 400 ton/år vilket motsvararEtt alternativ är att initialt installera en tvättpress samt reinvestera i indunstningen vilketskulle höja kapaciteten till uppskattningsvis 235-240 000 ADt/år. Med driftserfarenheterfrån investeringen kan beslut om ett andra tvättsteg tas.I renseriet är barkhanteringen en flaskhals där en ombyggnation är nödvändig. I övrigtföreslås endast mindre ombyggnationer. I tvätten behövs tvättpress/ar installeras förproduktionsökningen.Nya sodapannan med ny turbin kommer att öka produktionen av el. Med ökat uttag avenergi i el minskar tillgängliga energin efter turbinen vilket innebär att mängden tillgängligånga till nät kommer att vara lägre från nya sodapannan. Nya sodapannan kommer att hållaett högre tryck än dagens vilket kräver större matarvattenpumpar. Pumpar samt fläktarkommer dock att i största möjliga mån vara frekvensriktade för att spara el.60

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABEnergianvändningens utvecklingSedan starten 1947 har totala energianvändningen ökat markant vilket ävenlinerproduktionen har. Olja användes i mycket stor utsträckning innan energikrisen men harminskat markant fram till 1992. Efter 1992 har oljeanvändningen ökat. Detta beror på ökadeångbehov i kombination med att biobränsle inte kan användas i större utsträckning.Specifika energianvändningens utveckling 1976-20042 000.00Energianvändning [kWh/ton liner]1 800.001 600.001 400.001 200.001 000.00800.00600.00400.00OljaBiobränsleEl200.000.001975 1980 1985 1990 1995 2000 2005Figur 33. Användning av olika energislag vid SCA Packaging Obbola AB under åren1974-2004. Energivärdena är angivna i kWh/ton liner. För biobränsle saknas data före1992. [10]Linerproduktionen har ökat från starten och det satsas för fortsatt utveckling. Den specifikaelanvändningen har minskat under de senaste åren. Elförbrukningen per ton har sedan startminskat kontinuerligt. Detta beror dels på ökad produktion men även minskad elanvändning.Om ökningen av produktion i framtiden ligger i returmassa så kommer specifikaelanvändningen att minska. Ligger den i sulfatmassa så kommer troligtvis specifikaelanvändningen att öka något. Specifika elförbrukningen för respektive kvalité bör dockminska.61

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABEnergianvändning för tio år sedanUnder december 1994 genomfördes en omfattande energianalys av SCA Obbola PackagingAB [5]. Denna har jämförts med dagens energianvändning för att få en uppfattning av hurenergianvändningen förändrats på tio år. Jämförelsen görs mot ett helår, 2004, menskillnaden i tidsperiod antas inte påverka resultaten nämnvärt. För att få en rättvis bild avenergianvändningen har den kopplats till produktionen av sulfatmassa. Pappersbruket är denenda avdelning där detta inte är direkt genomförbart då de är de enda förutomreturfiberavdelningen som påverkas av returfiberinblandningen, som ökat markant sedan1994. Totalt sett ligger energianvändningen på liknande värden i de flesta fall vilket ärnaturligt i de fall där endast mindre förändringar genomförts. Här tas därför bara störreförändringar upp.Kokeriets kondensatåtervinning har förbättrats markant, från 60 kWh/ADt till 120kWh/ADt. Detta innebär en minskad energianvändning i ÅC2.I indunstningen används kallare vatten till kondensorerna vilket innebär högreverkningsgrad, minskade flöden och minskade förluster. Värmeöverföringen har ökat från670 till 780 kWh/ADt, men flödet har minskat markant på grund av temperatursänkningenpå inkommande vatten från 25 till 8 grader.Såputtaget har ökat från 300 till 540 kWh/ADt vilket har effekten att svartlutsflödet tillsodapannan har minskat med motsvarande 240 kWh/ADt. Såpan används för tillverkning avtallolja, som säljs för extern användning.I ÅC2 har bränsleanvändningen samt ångproduktionen ökat för att kompensera den ökadereturfiberinblandningen. Biobränsleanvändningen har ökat något, trots ett haveri inträffadepå biobränsleugnarna under 2004 som innebar 2 månader utan biobränsle. Då kunde enbartolja användas för ångproduktion i ÅC2. Det ökade behovet av ånga samt begränsningen ibiobränsle har bidragit till en ökning av oljeanvändningen från 220 till 680 kWh/ADt.Ångproduktion i ÅC2 har under perioden ökat från 1450 till 2140 kWh/ADt. Förbättringar ikondensatsystemen på användarsidan innebär en ökning av kondensatåtervinningen med 120kWh/ADt.Pappersbruket har ökat sin produktion med ca 22 % färdig liner, där större delen avökningen är med returfiberinblandning. För att få en mer rättvisande bild av pappersbrukethar inte sulfatmassaproduktionen används för jämförelsen, utan linerproduktionen. Störstaskillnaden ligger i elanvändningen som minskats från 575 till 360 kWh/ADt. Den storaskillnaden beror delvis på att det är mindre elkrävande att producera returmassa änfärskmassa, då returmassan inte behöver malas. [10]62

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABEnergianvändning på andra brukAnvändningen av ånga och el har jämförts med referensbruk från tre källor. Referensbrukenproducerar blekt massa och därför har blekstegen borttagits vid summeringen. KAM är ettprogram för kretsloppsanpassad massafabrik och avser en helt nybyggd fabrik. BAT, Bestavailable technology, är Europakommissionens rapport enligt IPPC-direktivet om bästamöjliga teknik. BAT avser ett bruk från 70-talet som moderniserats t o m 1995. I ÅF: stypbruk avses ett bruk som baserats på erfarenhet och liknande energiberäkningar,[2].Jämförelserna redovisas i diagramform i figur 34 – 36 där figur 34 visar elförbrukning vidproduktion av sulfatmassa.160140120100KAM, ECF-blekningSCA Packaging ObbolaÅF:s typbruk barrBAT806040200VedhanteringKokeriTvätt och sileriIndunstningMesaombränning &KausticeringPannhus inkl. samtligapannorRåvattenbehandling/distri-butionAvloppsreningÖvrigt, förluster m.m.Figur 34. Elenergiförbrukning – sulfatmassafabriker för blekt avsalumassa och SCA Packaging Obbolautan blekning. Delstegen för blekning har inte tagits med.På SCA Packaging Obbola AB används totalt 569 MWh/ADt vilket är betydligt mer än vidde andra bruken vilka i medeltal använder 445 kWh/ADt,[10],[2]. De stora skillnaderna ielanvändning kommer från raffinering/defibrering som är elkrävande och använder 147kWh/ADt, [10]. I pannorna används elmavapump vilket ökar elanvändningen i pannhusen.Det är dock ekonomiskt att pumpa vatten med matarvatten istället för ånga, mer om dettaunder turbinmavapump i sodapannan, sid 74. I sodapannan ingår ävenspädvattentillverkning vilket drar upp dess användning.63

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABÅnganvändning vid typbruk samt SCA Packaging Obbola ABSpecifik värmeförbrukning [GJ/ton]7 0006 0005 0004 0003 0002 0001 0000MedelSCA Packaging Obbola ABVedhanteringKokeriIndunstningSodapannaMesabränningÖvrigtTotaltpappersbrukFigur 35. Värmeenergiförbrukning - sulfatmassafabrik för blekt avsalumassa och SCA PackagingObbola AB, utan blekning. [2],[10]Ånganvändning på SCA Packaging Obbola AB jämförs i figur 35 med ett framtaget bästamöjliga bruk i IPPC, [2],[10].Värme och elförbrukning vid produktion av olika typer avmassaEl [kWh/ADt] , Ånga [GJ*100/ADt]9008007006005004003002001000El refEl ObbolaÅnga refÅnga ObbolaOblekt pumpmassa Returpumpmassa KraftlinerFigur 36. Jämförelse av el- och ånganvändning vid SCA Packaging Obbola AB samt med andraproducenter av oblekt liner [2]. Både värme och elförbrukningen är lägre än referensen för de olikaprodukterna. Ånga används inte till produktion av returpumpmassa vid SCA Packaging Obbola AB.En jämförelse mellan Obbolas energianvändning och ett medelvärde enligt skogsindustrinsenergienkät visas i figur 36. Alla Obbolas värden ligger under medlet för såväl värme som64

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABel. I Obbola produceras förutom Kraftliner även Eurokraft vilken innehåller mer returmassaoch drar därför mindre el och mindre värme.Projekt för minskad energianvändningVakuumpumparAv de nio vakuumpumparna har hittills åtta renoverats under året. Testresultat på derenoverade pumparna är mycket lovande då de visar på 30 % lägre effektförbrukning med30 % höjd kapacitet vid ett visst undertryck. Effektförbrukningen innebär en minskadelanvändning med ca 9 000 MWh, eller 1 000 kW. Detta förutsatt samma undertryckanvänds före och efter renoveringen. I praktiken körs pumparna för fullt och undertrycketavgörs av flöde och effektivitet. Flödet ökar med ökat undertryck vilket gör att det kan varasvårt att jämföra elförbrukning före och efter renovering utan att göra specifika mätningar.Effektiviteten på vakuumpumparna har gått upp markant. Detta kanske dock visar sig mest ikörbarhet, kapacitet och styrka i pappersmaskinen.Uppföljning av hur mycket el som sparats på att renovera vakuumpumparna är inte klara,men preliminärt ser det positivt ut. Värderingen baseras på månadsrapporter i elanvändning.Den ökade kapaciteten är mycket positiv då vakuumsystemet är underdimensionerat. Omkapacitetsökningen dessutom innebär minskat produktionsbortfall så bidrar det till minskadspecifik elanvändning för hela pappersbruket. Genom att använda vakuum för att ta bortvatten kan torkbehovet i presspartiet minska och kanske även i torkpartiet. Normalt ökarkörbarheten samt kapaciteten på anläggningen. Styrkan ökar även, vilket leder till minskadinblandning av medel för ökad styrka. [23]Ventilation i pappersbruketI maskinallen i pappersbruket har problem med hög luftfuktighet förekommit, framförallt ivåtpartiet där en lätt vattendimma sprider sig från pappersmaskinen. Taket ovanförmaskinen är kallare än luften och kondensering på taket förekommer. Detta innebärrostproblem i mellantaket samt i värsta fall produktionsstörningar pga droppar på linern. Föratt få bort problemet har en lufttorkare installerats som sprider torr luft i mellantaket som fårsippra ner genom taket och därför hålla detta torrt. Problemet med detta är att den torraluften har högre densitet och därför sjunker vid första tillfälle och fuktiga luften blir kvar vidtaket. Lufttorkningen sker genom att luft får passera ett fuktabsorberande material somsedan torkas med eluppvärmd luft som skickas ut. En veckolång mätning under vårenindikerade en årsförbrukning av el på 2080 MWh i lufttorken. [24]Den nya ventilationen innebär en ny tilluftsfläkt till mellantaket med varm luft och attelektriska lufttorken demonteras. Luften värms med det befintligavärmeåtervinningssystemet där värmen i utgående luft från torken tas tillvara. Nyafrånluftsfläktar har installerats för att förbättra ventilationen. Stora vinsten ses i minskadekondenseringsproblem i lokalen samt eliminering av produktionsstörningar.Elförbrukningen kommer att minska med 93 kW, vilket motsvarar 233 kkr. Det är dessutombättre ur systemperspektiv att använda återanvänd värme istället för el. Returvärmesystemetkommer även att optimeras för dagens användning.65

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABSammanställning av genomförda eleffektiviseringarDet pågår kontinuerligt arbete för renovering, ökad produktion och ökadkostnadseffektivitet. Många projekt har flera anledningar till att de genomförs, ökadkostnadseffektivitet genom ökad produktion och minskade kostnader, förbättringar avsäkerhet, miljöskäl mm.Åtgärder som genomförts efter inträdet i PFE (1/7 2004) ska redovisas someffektiviseringar.Tabell 2. Effektiviseringar som genomförts under programperioden.Projekt Effektbesparing [kW] ÅrReferensKompressorluftsystem 30 2004 [3]LS-drive till frekvensomriktare 9 2004 [3]Sekundärvärme 80 2004 [12]Renovering silar 150 2005 [12]Avstängning stickhugg 35 2005 [12]Ventilation Pappersbruk 93 2005 [24]Totalt397 kWProjekten innebär minskad elanvändning med 397 kW vilket motsvarar ca 993 kkr/år. Dettabör sänka totala elförbrukningen som under 2004 var 323 000 MWh, med 1%.66

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFörslag på projekt för minskad energianvändningKondensor i pappersbrukI stort sett all ånga som används i pappersbruket går till torkpartiet vilket är uppdelat i fyraånggrupper med olika tryck. Fjärde ånggruppen är den som torkar papperet till dess slutligatorrhalt. Den använda ångan från ånggrupp fyra samlas i en tank och flashånga används itredje torkgruppen, vilken har ett lägre tryck. Ångan i avskiljaren kommer dels från ensänkning av trycket men även av att en del ånga följer med kondensatet till ångavskiljaren.Flashånga från tredje grupp används i andra och första gruppen. Från den andra och förstagruppen används inte flashångan utan den kyls av i en kondensor. Hur mycket ånga somhamnar i kondensorn beror på hur ångan fördelas mellan torkgrupperna. Inställningarna förångfördelningen styrs manuellt och beror på kvalité och ytvikt. Det finns även användningav ånga till luftvärmning samt skapande av undertryck ivortex.Figur 37. Principskiss av torkgrupperna samt kondensathanteringen. Linern går från höger till vänsterpå bilden och torkas av ånggrupperna.Kylningen av kondensorn sker med råvatten vilket går till avlopp efter uppvärmningen till52°C. Med dagens manuella reglering är ibland torken felinställd och drar onödigt mycketfärskånga och återanvänder lite flashånga. Detta märks framförallt på hur mycket kylvattensom krävs i kondensorn.Förutom kondensering av flashånga används även kondensorn för kylning av kondensat. Detär viktigt med låga kondensattemperaturer för att undvika onödig kokning imatarvattentanken. Viss kokning är nödvändig i matarvattentanken för att bli av med syre.Med för mycket kokning förlorar man onödigt mycket ånga. Vilken temperatur kondensatetfrån pappersbruket bör ha beror på temperatur från andra förbrukare samt hur mycket kallttotalavsaltat vatten som tillsätts.67

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABEffekt från kondensornFör att undersöka ångförlusten i kondensorn mäts effekten som tillförs kylvattnet. För att fåfram effekten behövs flöde samt temperaturskillnad på kylvattnet. Temperaturen på detuppvärmda kylvattnet reglerar ventillägena och är känd. Som inkommande temperaturanvänds råvattentemperaturen. Mätning finns även på ventillägena på kylvattnets reglering.Här finns två alternativ, antingen installeras en permanent flödesmätare eller så mäts flödetmed portabel flödesmätare.Flödesmätningar genomfördes med en portabel flödesmätare som använder dopplereffekten.Flödena jämfördes med den kontinuerliga mätningen av ventilläget på kylvatten, fig 38.Sambandet mellan ventilläge och flöde anses tillräckligt bra för att kunna uppskatta effektensom överförs till kylvattnet då samma utslag på ventillägena ger ett ganska konstant flöde.Regleringen sker med två ventiler samt en bypass-ledning. Bypass-ledningen ser till ettkylvattenflöde går genom kondensorn, för att undvika överhettning.Med befintlig mätutrustning var det möjligt att införa mätning av effekt till kondensor enligtP = m&⋅Cp( T −T)uppvärmtråvattendär massflödet ( m& ) bestäms från ventilläget, Specifika värmekapaciteten (Cp) är konstantoch temperaturerna är kända.För att få olika flöden genom kondensorn varierades temperaturen på det värmda kylvattnet.Då kan hela flödeskapaciteten undersökas utan att torkens drift störs. Flödet varierademellan 25 och 235 m³/h och råvattentemperaturen låg konstant vid 11,7°C.Varmvattentemperaturen varierade under samma period mellan 52 och 22°C. I och med atteffekten till torken anges i ton tiobarsånga per timme räknades även effekten frånkondensorn i den enheten. En konstant infördes, K, som multiplicerad medtemperaturdifferensen i kondensorn ger hur många ekvivalenta ton ånga per timme somkylvattenflödet motsvarar.K= m&kyl ⋅ ρ ⋅ Cp1 ⋅ ⋅ 0,73600Där m& kylär massflödet av kylvatten, ρ är densiteten, Cp är specifika värmekapaciteten ochkonstanterna omräkningstal. Resultatet från undersökningen var ekvationer som kopplar Ktill ventillägena, figur 38. Vid undersökningen antogs 0 % kondensatåterföring (0,7MWh/ton). I verkligheten är kondensatåterföringen nästan 100% (0,633 MWh/ton) vilketskulle ge 9,6 % högre effekt.68

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABVent 1K-värde och ventilläge.P = K*(t_varm - t_kall) [ton ånga]0,450,400,35Vent 2Forts. vent 1Linjär (Vent 2)Linjär (Vent 1)Linjär (Forts. vent 1)y = 0,0024x + 0,1822R 2 = 0,9951K [ton ånga/grad]0,300,250,200,15y = 0,0019x + 0,0402R 2 = 0,9967y = 0,19R 2 = 0,12920,100,050,000,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0Ventilläge [%]Figur 38. Ventilläge och flödeskonstant K. Med konstanten K, temperatur på råvattensamt temperatur på värmt kylvatten kan effekten från kondensorn uppskattas med P =K·(T varm -T kall ).Från detta kan energimängden till kondensorn beskrivas enligtP = K · (T varm – T kall ) [ton ånga/h]Där P är effekt från kondensorn i ton ånga per timme. Detta infördes som ny winmopssignal(311FX700.CA1).69

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABUppföljningEffekten från kondensorn loggas i winmops vilket möjliggör uppföljning avenergianvändningen. Vid undersökningen användes mätvärden där torken verkade gåkonstant under en längre tid, minst två timmar.12,010,08,0Uppföljning 2005-05-17 till 2005-07-19Ånga till kondensor (motsvarande 10-barsånga)EurokraftKraftlinerton ånga6,04,02,00,090 110 130 150 170 190ytvikt [g/m²]Figur 39. Motsvarande ton ånga till kondensorn för olika ytvikter och kvalitéer. Vidalla ytvikter finns det stor spridning på hur mycket effekt som lämnar torken genomkondensorn. Detta tyder på stor besparingspotential.FörslagMarginalångan kostar ca 250 kr/MWh och varje ton ånga motsvarar 0,633 MWh, bilaga 2,vilket ger ett ångpris på 158 kr/ton. Med 90 % tillgänglighet motsvarar ett ton ånga pertimme1 · 24 · 365 · 0.9 · 158 = 1,25 milj. kr/tonUnder perioden 2005-05-17 till 2005-07-19 överförde kondensorn i snitt 3,7 ton ånga pertimme. Kostnaden går inte att helt undvika eftersom ett ångflöde från torkgrupperna behövsför att hålla dem rena från kondensat.För att minska ångmängden till kondensorn installerades larm på två av flashångventilerna.Det visade sig lyckat då medelanvändningen av ånga minskade från 3,7 ton till ca 1,2 ton t om november 2005. Minskningen av ånga motsvarar ca 3,13 milj. kr/år i minskadångkostnad. För att ha bättre kontroll över energiflödet föreslås installation av flödesmätarepå vattnet samt att en ny signal tas fram till winmops, baserad på nya mätningen.70

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABKlarfiltratpumpVakuum produceras med fallrör i pappersbruket där det är möjligt då detta är det billigastealternativet. Det är dock bara möjligt då vattenandelen är mycket stor. Några avvakuumrören slutar i en vattenlåstank i pappersbrukets källare. Från denna tank pumpasvatten till ”viragrop botten” där vattnet återförs till processen. Nivåregleringen i tanken skermed strypning på ledningen efter pumpen. Pumpen slår av vid stopp i maskinen för att intepumpa sig torr. Reglerventilen är vid normal drift öppen 20 % och öppnar maximalt ca 35%. [13]Rakrörförlusterna är försumbara då röret bara är ca 15 m och höjdskillnaden är tio meter.Detta betyder att pumpens effekt används till höjdskillnaden och strypregleringen.Pumpens märkeffekt är 75 kW, märkström 112 A och vid mätning var strömmen 88 % avmärkströmmen vilket innebär att pumpen använder 0,88 · 75 = 66 kW el. Kostnaden för elenpumpen använder är ca 66 · 2500 = 165 000 kr/år.Ventilen är av typen vridspjällsventil, VVS Si-203-SE och har vid dimensionen DN 350 enkapacitetsfaktor enligt figur 41. Allt detta från tillverkarens datablad.60005000Kapacitetsfaktof (kv)400030002000100000 20 40 60 80 100ventilöppninigFigur 40. Kapacitetsfaktor för reglerventil. Med denna kan dynamiska tryckhöjden(hur mycket motstånd ventilen ger) bestämmas vid olika ventillägen.Vid normal drift är ventilen öppen 20.1 % vilket ger en kapacitetsfaktor på 605. Enligtekvation 7 kan ventilens påverkan på systemkurvan beräknas enligtΔP=Qk22v= 2.73⋅10−6Q2⎡⎢⎢⎣Pa⎤⎥ = 2.79 ⋅10⎦−4Q⎡ mvp ⎤⎢( ) ( ) ⎥ 3 22m / s ⎥⎣ l / s ⎦2Detta utgör hela dynamiska tryckhöjden då rakrörsförlusterna är mycket små (0,11 mvp vid300 l/s) och försummas därför.H dyn=−422,79⋅10Q71

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABStatiska tryckhöjden är höjdskillnaden mellan undre tanken och övre vilket mätts till niometer. Systemkurvan kan bestämmas då både dynamiska och statiska tryckhöjden är kändtillH sys−4= 9 + 2,79⋅ 10 Q2Vid maximalt flöde är ventilen öppen 35 % vilket ger en systemkurva enligtH sys−5= 9 + 7,32⋅ 10 Q2Pumpkurvan för pumpen, med ett pumphjul på 425 mm, ses i figur 41. Med systemkurvanför normal- samt maximalflöde ses arbetspunkterna för de båda kurvorna.Figur 41. Pumpkurva för 713PU201 för vilken regleringen föreslås byggas om frånstrypreglering till frekvensstyrning. Flödet är angett i l/s. Rakrörsförlusternamotsvarar 0.11 mvp vid flödet 300 l/s.Nyttiggjorda effekten är flyttning av vatten nio meter uppåt vid medelflödet 175 l/h, vilketblirPnytta = ρ QgHstat= 1000 ⋅ 0,175 ⋅ 9,82 ⋅ 9 = 15, 5kWDen bortstrypta effekten kan beräknas på liknande sätt, då tryckhöjden från strypningen är11m enligtPstryp = ρ QgHstat= 1000 ⋅ 0,175 ⋅ 9,82 ⋅11= 18, 9kWDetta kan jämföras med den använda effekten enligt elmätningPel , använd= 66kW72

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABPumpen är överdimensionerad vilket i sig innebär minskad verkningsgrad enligt kurvorna ifig 41. Pumphjulet är redan idag litet till det aktuella pumphuset, minskas det ytterligare såminskar verkningsgraden på pumpen.Vid varvtalsreglering skulle dynamiska tryckhöjden bli försumbar vilket innebär attpumpkurvan måste varvas ned till driftspunkten 175 l/h och 9 mvp. Detta bör innebära ensänkning av verkningsgraden. Kostnaden för installation av en frekvensomriktare uppskattasi tabell 2Tabell 3. kostnader för ombyggnad till frekvensomriktad pump istället för strypreglerad. [25]Frekvensomriktare 50 000Ritning 20 000Montage 15 000Totalt 85 000Verkningsgraden på frekvensomriktaren är normalt 95 %. Sänkningen av verkningsgradenpå pumpen med frekvensriktare uppskattas till 10 %. Effektbesparingen blir dåP minskning = 66 - (66 – 18,5) · 1,1 = 13,8 kWDetta motsvarar en besparing på 34 kkr/år vilket ger en återbetalningstid på 2,5 år.73

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABSodapannans magnetfilterkretsPå kondensatledningarna från indunstning och kokeri finns möjlighet till utkast för attundvika smutsigt vatten i pannan. Från pappersbruket finns ingen utkastmöjlighet, enreningskrets finns för att ta bort metaller från det samlade kondensatet. Matarvattentanken ärdelad i två delar med en plåt som inte håller tätt. Kondensat från pappersbruket tas till”smutsiga” delen av tanken. Från denna kan det antingen rinna förbi plåten eller pumpas viaett magnetfilter till den rena delen. Filtret har under ca två år varit avstängt menreningskretsen är igång. Filtret är förbikopplat och vattenflödet via kretsen är stor. Frånkretsen tas spolvatten (110°C) till lokalen eliminox doseras, en tillsats för att underlättasyrebortförseln i matarvattentanken. Det finns även två provtagningspunkter, den enaanvänds av labb för järnprover och den andra av sodahuspersonal för provtagning på samlatkondensat (FEMFSAM samt EEMFSAM).Figur 42. Översiktsbild över matarvattentank i sodapannan inklusivemagnetfilterpump. Högra delen av tanken kallas smutsiga delen och vänstra för rena.Märkeffekten på pumpen är 55 kW och märkströmmen 82 A. Det finns ampermeter ikontrollrummet i sodapannan och strömförbrukningen är konstant på 74 A, vilket enligtekvation 15 motsvarar 49,6 kW. Kostnaden för drift av pumpen blir enligt ekvation 15, 124kkr/år.74

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFörslagDet finns tre möjliga åtgärder, antingen tas pumpen bort, eller så installeras en mycketmindre, alternativt stryps den nuvarande. Att ta bort pumpen samt dess reserv innebär en delrördragning, men driftskostnaden sjunker. Att byta till en mindre pump skulle vara ett enkeltsätt att minska energislöseriet, men onödig utrustning behålls. Att strypa pumpen ger minstvinst men samtidigt minst investering.I och med att det bara är korta rörledningar som håller emot flödet samt att pumpen verkargå mot litet motstånd, antas tryckstegringen vara liten över pumpen. Från pumpkurvan kanflödet vid låga tryckfall utläsas till ca 500 m 3 /h. Matarvattenpumparna tar mindre än 100m 3 /h och kondensatflödet från pappersbruket varierar men överstiger inte 100 m 3 /h. Dettainnebär att ca 300 m 3 /h går från rena delen av matarvattentanken till smutsiga förbiskiljeväggen. Om magnetfilterpumpen stängs av kommer bara pappersbrukets kondensat,mindre än 100 m 3 /h, att behöva passera skiljeväggen.Spolvatten tas från kretsen för rengöring samt beredning av aluminiumdosering. Denledningen kan tas direkt från ett av de lediga uttagen på matarvattentanken. Eliminoxbehöver doseras på ett annat flöde, t ex inkommande totalavsaltat som har flöde oavsettdriftsfall.Provtagning som utförs av lab kan tas efter matarvattentanken, innan dosering(MAVASUT01). Uttaget ligger inte i provtagningskuren utan vid kontrollrummet. [26]I och med att sodapannan inte kommer att vara i drift mer än två år föreslås att pumpenstryps. Det ger en viss minskning av effektanvändningen till en mycket låg kostnad. En avventilerna som normalt används till avstängning utnyttjas då till strypning.Effektanvändningen kan då fås ned till ca 30 kW vilket ger en besparing på 19,6 kW, eller49 kkr.75

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABRefuserade projektTurbinmavapump i sodapannanDet finns möjlighet att köra en ångdriven turbinpump i stället för dagens el-pump isodapannan. Den testas en gång i veckan och körs då i ett par timmar, under den tidenanvänds ingen el till pumpning av matarvatten i sodapannan. För att undersöka skillnadernai att använda el och ånga för driften har en jämförelse gjorts.Det första alternativet är att ånga används för att driva den el-producerande turbinen, som isin tur förser el-mavapumpen med el. Det andra alternativet är att ånga skickas direkt tillturbinmavapumpen. Det ger dock en minskning av elproduktionen eftersom tillgången påånga till elproducerande turbinen minskar. En viktig aspekt är de gröna certifikaten sominnebär att all biobränslebaserad el belönas med för närvarande 215kr/MWh i Obbolas fall.Tabell 6. Skillnader vid av drift med de olika matarvattenpumparna. Båda finns installerade och idaganvänds elmavapumpen.NyckeltalGröna certifikat 215 krElpris 300 krÅngpris 190 krPumparbete under 2004 4137 MWhTurbinmavapump MWh kostnad [kr]använd ånga 4 355 827 400827 400 krElmavapump MWh kostnad [kr]använd ånga 4 355 827 400i elektrisk form 4 137 1 241 100gröna certifikat -4 137 -889 455-62 055 krFör att beräkna använd ånga har verkningsgrader på 95% antagits för turbinen samtturbinmavapumpen. Pumphusets verkningsgrad är oviktig eftersom all tillförd effekttillgodogörs som värme i matarvattnet.Turbinmavapumpen drar ånga men ger ingen inkomst. Vid drift av elmavapumpen användslika mycket ånga för att producera elen som drift av turbinmavapumpen. Skillnaden är grönacertifikat erhålls för elen man producerar.Om turbinen varit mindre, så att ånga reducerades över ventiler istället förmottrycksturbinen, skulle det varit mer ekonomiskt att använda turbinmavapumpen. Dåskulle den producerade elen kunna säljas och ånga skulle kunna användas istället.76

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABVarmvattenproduktion från kondensornOm effekten till kondensorn inte minskas föreslås en ledning mellan kondensorn och 45°tanken i kokeriet så att varmvattnet tas tillvara. Det finns en ledning som kan återanvändasvilket innebär endast ca 60 meter nytt rör behövs. Kostnaden för rördragning blir ca 200 kkrvilket motsvarar 1300 ton ånga för värmning av varmvatten, [27]. Detta skulle ökatemperaturen i 45° tanken vilken vintertid späds med kallvatten för nivåreglering. Omledningen dras föreslås att man samtidigt installerar flödesmätare för att bättre mäta effektenfrån kondensorn. Sambandet mellan ventillägen och flöde förändras om flödesmotståndetgör det. Då kan inte den framtagna signalen användas till effektuppskattning.För att se om kylvattenpumpen klarar det ökade mottrycket beräknades tryckhöjden viddimentioneringsdata, 210 m³/h vid 35 mvp. Enligt ekvation 20 erhålls flödeshastigheten4 ⋅Q4 ⋅ 210u = == 3,30m/ s2 2π ⋅ d π ⋅ 0,15 ⋅3600vilket ger ett Reynolds tal från ekvation 3 påReu ⋅ d 3,30⋅0,15= = 9,9 ⋅107ν 5⋅10=−vilket med skrovligheten 1.5·10 6 m betyder att ekvation 5 kan användas1,325ΔP=⎡ ⎛ ε 5,74 ⎞⎤⎢ln⎜+ ⎟0,9 ⎥⎣ ⎝ 3,7 ⋅ d Re ⎠⎦1.325=−6⎡ ⎛1,5⋅105,74⎢ln⎜ +5⎣ ⎝ 3,7 ⋅ 0,15 (9,9 ⋅10)252l ⋅u⋅ =d ⋅ 2 ⋅ g0.9⎞⎤⎟⎥⎠⎦22300 ⋅3,30⋅= 13,1 mvp0,15⋅2 ⋅9,81Då tillkommer trycksänkningar för rörböjar mm men det är ytterst lite böjar i förhållande tillrörlängden och därför försummas de.FörslagDå införseln av larm i pappersbruket haft så god effekt har nyttan försvunnit med dennaåtgärd. Med den låga effekten i kondensorn blir varmvattenproduktionen mycket låg ochåtgärden rekommenderas inte.77

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABTömning av matarvattentank i sodapannanOm nivån blir för hög i matarvattentanken i sodapannan pumpas vattnet automatiskt tillÅC2. Detta sker med en strypreglerad pump där ventilen är stängd i normala fall. De gångersom pumpen verkligen används är om sodapannans vattenanvändning är låg medan mycketkondensat fås. Normalt regleras skillnaden mellan dessa med totalavsaltat spädvatten, mendetta är ställt till ett minimiflöde för att uppehålla kylning av två medier. Första kylningen ärav gaser från lösaren, andra är av gaserna som tas ut från matarvattentanken. Vid enstakatillfällen används pumpen, men i normal drift används den inte.Det finns planer på att ändra vattenhanteringen så att allt kondensat går till sodapannanistället för som idag då ÅC2 tar kondensat från pappersbruket. ÅC2 skulle ta vatten efterbehov och sodapannan skulle reglera vattenbalansen med spädvattenproduktionen. Dettaprojekt är dock förflyttat till processlösning av nya sodapannan.Ventilen är i normalfall stängd vilket innebär att pumpen bör kunna vara avstängd vid driftoch on-off reglering bör fungera väl. Den används mycket sällan och innebär ett el-slöseri på30 kW vilket motsvarar 30 · 2500 = 75 000 kr/år.Värmen som pumpen tillför tas tillvara i matarvattnet och ersätter på så sätt en viss del olja.I och med att prisskillnaden mellan olja och el bara är 50 kr/MWh blir vinsten bara 13 kkrper år. För att undvika problem med svängningar i domen rekommenderas inte förändraddrift av pumpen då potentiella vinsten är så låg.Kvarnar i pappersbruketKvarnarna används olika beroende på vilken kvalité som produceras. Då kvarnarna inteanvänds står de i vänteläge vilket innebär att det är igång men inte maler något material.Initiala undersökningen indikerade stora förluster vid dessa tillfällen. Anledningen attkvarnarna inte stannas då de inte används är att det finns risk att kvarnen inte går igångdirekt igen då den behövs.Närmare undersökning visade att kvarnarnas tomgångseffekt varierade mellan 30-100 kWdå de inte användes. Utnyttjandegraden på kvarnarna är stor, och därför blir totala effektenvid tomgång liten.Kostnaden om en kvarn inte startar och därför fördröjer produktion är ca 150 kkr/h.Uppskattningen av energianvändning vid tomgång är gjord från winmops där kvarneffektentagits ut under 2004 som halvtimmesmedelvärden. Om medelvärdet varit under 100 kW harkvarnen antagits gå på tomgång. Om kvarnarna stängs då de inte används finns enbesparingspotential på 140 kkr/år. Merarbetet med att starta och stänga samt risken förproduktionsuppehåll gör att stopp inte rekommenderas.78

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABSpolvattenpumparDet finns två stora spolvattenpumpar som står oanvända under större delen av dygnet, en isodapannan och en i pappersbruket. Den i pappersbruket är en pump med märkeffekt 132kW, märkström 181 A, 250 mvp vid 1000 l/min (60 m 3 /h). Vid tryckmätning på pumpenstrycksida visade sig den producera 380 mvp vid nollflöde. Enligt pumpkurvorna innebärdetta att inga pumphjul monterats bort innan drifttagande som de borde ha gjorts för att få250 mvp. Spolvattenpumpen har med andra ord större kapacitet än den är märkt till. Behovetav den extra effekten finns enligt personal.En strömmätning visar på 95 A vid nollflöde vilket ger en effekt från pumpen påP I 95= ⋅ P = ⋅132= kWI69m 1810Spolvatten används normalt ca 2 timmar per dag vilket ger 22 timmars ”onödig” drift perdag. På ett år innebär detta22P = ⋅ 69 ⋅ 2500 = 158kkr24Driftskostnaden för pumpen då den inte används är 158 kkr per år vilket bör kunna minskas.Det är viktigt att pumpen inte har en stor tryckskillnad då den dras igång så att spolslangenkan slita sig när den dras igång. Därför måste systemet vara trycksatt även då det inteanvänds. Ingen lösning har hittats där tryckhållning kan uppehållas utan pumpen.79

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABMatarvattenpumpar i ÅC2Matarvattenpumparna använder två typer av regleringar, både strypreglering samt enautomatisk växellåda. Växellådan är hydraulisk och den ena är i dåligt skick.Strypregleringen ser till att trycket i pannan är 30 bar, och växellådan, som sitter mellanpump och motor, håller ett övertryck innan reglerventilen på 4 bar. Totalt höjer pumpentrycket från 1,6 bar till 34 bar, eller totalt 330 mvp. Densiteten på vattnet är 1056 kg/m 3 ochflödet är ca 100 m 3 /h. Detta ger i ekvation 14 ger den nyttiga effekten (verkningsgraden satttill 1)δ ⋅Q⋅ g ⋅ H 1056⋅100⋅9,82⋅330P = == 95kWη ⋅36001⋅3600Motorn använde under 2004 1898 MWh el vilket motsvarar en medeleffekt på1898 ⋅1000P == 216kW366 ⋅ 24Verkningsgraden på en frekvensriktad pump beror på pumpens, motorns samtfrekvensriktarens verkningsgrad. Vid ett flöde på 100 m 3 /h har pumpen verkningsgraden0,55. Frekvensriktare samt motor antas ha verkningsgraden 0,95 vardera. Totalt blirverkningsgraden då 0,50. Elanvändningen med en sådan pump blir då 95kW/0,50 = 190 kW.Skillnaden mot dagens system blir då 216-190 = 26 kW. Detta motsvarar 26 kW · 2500kr/kW = 61 kkr/år.Dagens växellådor kostar 100 till 150 kkr i service vart tredje till fjärde år. Det motsvarar enmedelkostnad på 37 kkr/år. Totala årsbesparingen på att bygga om systemet skulle då bli61 + 37 = 98 kkr.Kostnaden för att byta ut en av hydraulkopplingarna är ca 500 kkr. [28]De installerade pumparna måste klara kraven för matarvattenpumpar. Första kravet är attpumparna ska klara pannans största ångalstring vid trycket säkerhetsventilerna öppnar + 10%. Andra kravet är att pumpen ska klara pannans ångalstring + 15 % vid öppningstrycket försäkerhetsventilerna. För båda kraven gäller att pumpkurvan ska ligga minst 1 bar överpunkterna. För ÅC2 är maximala produktionen 180 ton vatten och säkerhetstrycket 40 bar.Detta gör att pumparnas normala arbetspunkt ligger långt under kravtrycket och förluster äroundvikliga. Vid normal arbetspunkt på 100 m 3 /h är pumpverkningsgraden bara 50 %.Pumparna byttes ut 1993 och är dimensionerade för att uppfylla kraven.Drivningen till pumparna behölls vid ombyggnationen. Det är hydraulkopplingarna samtmotorer på 600 kW, 6600 V. För att kunna använda frekvensriktade motorer måstematningen byggas om till 500 V. Frekvensriktare samt motorer måste även installeras.Kostnaden för att byta båda kopplingarna till frekvensriktade blir 2,2 miljoner kr [25] inklMotorer, frekvensriktare , mekjobb (fundament m.m.), elkonstruktion , montage , kabel ochmontagematrial, komplettering matande ställverk m.m.Skillnaden mellan att byta den ena hydraulkopplingen och att byta till frekvensriktning blir1.7 miljoner kronor. Årsbesparingen är ca 98 kkr vilket ger en rak återbetalningstid på 17 år.80

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABOm enbart en av pumparna byts till frekvensriktad och driver den i normalfall fås helaelvinsten men viss del av underhållskostnaden behålls. I stället för utbyte av enahydraulkopplingen, blir investeringen 1,1 miljoner i stället för 0,5 miljoner, skillnaden blir0,6 miljoner. Driftskostnaden sänks 61 kkr plus antagligen en del av underhållet. Rakaåterbetalningstiden på en sån investering blir 10 år. Då skulle andra matarvattenpumpen vararen reserv.81

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABResultatAv de undersökta projekten för minskad energiförbrukning visade sig förvånansvärt få varaekonomiska, trots att investeringen skulle ge avkastning inom tre år. Det som gav störstaresultatet var att förändra ångförbrukningen genom en mer aktiv styrning av torkpartiet ipappersbruket.Rekommenderade och genomförda förändringarVakuumpumparna är en av största förbrukarna av el på SCA Packaging Obbola AB. Genomrenovering av pumparna visade tester att energiförbrukningen sjönk 30 % vid 30 % ökadkapacitet. Ökningen utnyttjades för att förbättra vakuumkapaciteten då det är en bristfaktoridag.Ventilationen i pappersbruket har förändrats för att minska elanvändningen samt minskaproblem med kondensering i taket. Borttagning av utrustning samt installation av fleraggregat beräknas minska elförbrukningen med 93 kW.Efter retroaktiva inträdet i energiledningssystemet (1/7 2004) till 31/12 2005 har åtgärdergenomförts vilka minskat elförbrukningen med 397 kW, motsvarande 993 kkr/år. Detta ärtotala minskningen genom genomförda åtgärder som nämnts i rapporten. Minskningen avelförbrukningen blir då 1 %.Största ekonomiska vinsten genom förslagna åtgärder fås genom aktivare styrning av torkenvilket leder till minskade förluster i torkpartiet med 2,5 ton ånga per timme. Varje tonminskad ångförbrukning ger minskade ångkostnader med 1,25 milj. kr/år vilket gör attåtgärden kan minska ångkonstnaderna med 3,13 milj. kr/år.Frekvensstyrning istället för strypreglering ger i klarfiltratspumpens del en minskadelförbrukning med 13,8 kW vilket motsvarar 34 kkr/år. Investeringen i frekvensriktare mmkostar 85 kkr vilket ger en rak återbetalningstid på 2,5 år.I sodapannan finns en pump som inte utnyttjas till det den är ditsatt för. Att ta bort pumpeninnebär kostnader i rördragning, ritningar mm. Då pannan bara skall vara i drift tillAugusti 2007 rekommenderas istället att strypa pumpen kraftigt vilket minskarelförbrukningen med 19,6 kW.Förändringar som inte rekommenderasI sodapannan finns en ångdriven turbinmavapump som skulle kunna användas istället förden eldrivna. Detta skulle minska elförbrukningen men även innebära en minskning avproducerad el, vilket i sin tur innebär minskade intäkter från gröna certifikat. Att användaturbinmavapumpen är 900 kr dyrare än att använda elmavapumpen.I sodapannan finns en speciell pump som pumpar vatten från sodapannans matarvattentanktill ÅC2. Pumpen är strypreglerad och skulle kunna frekvensstyras eller on-off regleras.Detta rekommenderas dock inte då pumpen försvinner då nya sodapannan tas i drift. Detfinns även risk för svängningar i domnivåerna på pannorna om styrningen förändras.Kvarnarna i pappersbruket går på tomgång då de inte maler massa. Tomgångseffekten på30-100 kW per kvarn skulle kunna undvikas genom att stänga av kvarnarna helt då de inteanvänds. Då det finns risk för problem vid uppstarter av kvarnarna rekommenderas inte attde stängs av.82

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABSpolvattenpumpen i pappersbruket förbrukar 63 kW utan att tillföra något då den går utanatt någon använder spolvatten. Ingen lösning på problemet hittades.Matarvattenpumparna i ÅC2 använder en hydraulkoppling för att reglera tryck och flöde.Lösningen är mindre energieffektiv än att använda frekvensstyrda pumpar vilka skulle sänkaelförbrukningen med 26 kW. För att kunna byta reglermetod skulle dock motor samtmatning behöva bytas ut vilket kosta ca 2,2 milj. kr.83

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABSlutsatser och diskussionMed successivt stigande energipriser har större och större fokus hamnat påenergianvändning. Energipriserna kommer troligtvis inte att sjunka, varken för el ellerprimärbränslen. Det är därför en mycket bra inriktning att försöka minska användningenistället för att bara hitta lägsta priset. Trots att principen för att tillverka liner varitdensamma under lång tid finns ett kontinuerligt utvecklingsarbete för att öka kvaliteten samtminska utgifterna. Att förutom besparingen få en bonus i skattebefrielse på el är ett stortplus.Det är mycket viktigt att använda systemtänkande vid planering av åtgärder då en minskningi en avdelning kan innebära en större ökning i en annan avdelning. Då nya sodapannanbyggs kommer även en ny turbin att installeras med högre effekt än den nuvarande. Dettakommer att göra en stor ökning i egenproducerad el och minska behovet av köpt el. Detkommer även att innebära att mindre ånga kommer från sodapannan då energin istället tas uti form av el. Om nya turbinen innebär en ökning i eleffekt med 10 MW ger därför enminskning i ångproduktion från sodapannan med 10 MW / 0,63 MWh/ton = 15,9 tontiobarsånga per timme. Detta kommer att måsta ersättas med olja om inga andraförändringar görs.Ett annat exempel på var systemtänkande måste ligga i fokus hittades i turbinmavapump isodapannan på sid 76. Där jämfördes en ångdriven pump med en elturbin som i sin tur driveren elpump. Elanvändningen är mycket mindre om ångpumpen används och skulle innebäraen minskning av elanvändning med 4137 MWh, eller ca 472 kW, [10]. Ur systemsynpunktär det dock inte någon minskning av elanvändningen då förändringen skulle innebära attmindre el producerades i elturbinen.Minskningen av värme från kondensor gav mycket bra resultat. Genom införande av larmminskade ångförbrukningen med 2,5 ton ånga vilket motsvarar 3,13 mkr/år. Förändringenvisade sig vara så stor att värmeåtervinning från kondensorn är olönsamt.Stems rekommendation att förtjänsten från skattebefrielsen bör motsvara besparingen iminskad elanvändning innebär att elanvändningen bör minskas med 648 kW. De redangenomförda åtgärderna innebär minskad elanvändning med 397 kW. Då tillkommerstrypningen av magnetfilterpumpen i sodapannan, 19,5 kW vilket totalt ger 416 kW.Det har visat sig vara mycket svårt att hitta besparingar genom frekvensriktning av pumpar.Det exempel som hittades, klarfiltratpumpen, sid 71, är ett typexempel på varfrekvensriktning bör användas men visade sig ändå ha en återbetalningstid på 2,5 år. Attrenovera elkrävande utrustning och strypa pumpar har i SCA Packaging Obbolas ABs fallvisat sig vara mycket effektivare.Vakumpumparna i pappersbruket bör hållas i bästa möjliga skick då dagens effekt bara ärhälften av vad som rekommenderas av METSO. Detta kan tyda på att andra bruk har för storinstallerad effekt i vakuumpumparna.84

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABFörslag på fortsatta studierFinns det energisnålare alternativ på omrörare?Analys för hur torken kan köras mer energieffektivt, troligtvis finns mycket ånga att spara.En minskning med ett ton ånga motsvarar ca 1,25 miljoner kr per år i minskade utgifter.Är rör och cisterner optimalt isolerade för dagens energipriser?Ånga används för att värma ledningar och är igång året runt. Finns det alternativa lösningarför uppvärmning?Kan varmvattnet som breddar från 45°C-tanken dras till Umeå Energis direktledning iställetför dagens lösning?85

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABTeckenförklaringp = Tryck [Pa]u = hastighet [m/s]Q = flödeshastighet [m 3 /s]d = rördiameter [m]Δ P= tryckfall [mvp]λ= friktionskoefficientl = rörlängd [m]Re= Reynolds talν = kinematisk viskositet [m 2 /s]ε = Skrovlighet [m]ξ= motståndstalK v= kapacitetsfaktorm& = Massflöde [kg/s]C p = Specifik värmekapacitet [kJ/kg/s]Δ T= Temperaturdifferens [°C]P = Effekt [kW]C p = Specifik värmekapacitet [kJ/kg/s]Δ h= Entalpiskillnad [kJ/kg]H = Uppfodringshöjd [mvp]H 0 = Uppfodringshöjd vid nollflöde [mvp]Q = flöde [m 3 /s]k= pumpberoende konstantβ2= pumpberoende konstantη = Pumpverkningsgrad [%]ADt liner = Air Dried Tonnes liner [ton]ADt sulfatmassa = Air Dried Tonnes sulfatmassa [ton]ADt returmassa = Air Dried Tonnes returmassa [ton]ρ = Densitet [ton/m³]m³f = Fastkubikmeter [m³]m³s = Kubikmeter stjälpt mått [m³]Nm³ = Normalkubikmeter [m³]ts = Torrsubstans [%]86

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABKällförteckning1 SFS 2004:1196 Lag om program för energieffektivisering.2 Värmeforsk, Kartläggning och analys av energianvändning inom skogsindustrin införProgrammet för energieffektivisering (PFE), Projektnummer s4-432, Stockholm 2005,ISSN: 1653-12483 Ahnmark, Niclas, Driftsingenjör SCA Packaging Obbola AB4 Gilenstam, Nils, Miljöingenjör SCA Packaging Obbola AB5 Mats Backeström, Energiflödena vid SCA Packaging Obbola AB, 1994,ISSN: 1402-16176 Streeter Whyley & Belford, Fluid Mechanics ninth edition, McGraw-Hill 1998,ISBN: 0-07-062537-97 Stålhand, Jonas, Effektivisering av elektriska drifter vid Assidomän kraftliner, Högskolan iLuleå, ISSN 1402-16178 Gustavsson, Bror-Arne, Kompendium i turbomaskinteknik, Chalmers tekniska högskola,1999, ISSN: 1101-99729 Miljörapport 2004, SCA Packaging Obbola AB.10 Per-Erik Björnerbäck, Energibalans 2004, Olja 2004, El-04, Årsrapport 2004, Totalkalkyllinerproduktion11 Labresultat tjocklut12 Wahlberg, Martin, Drifttekniker ved/fiber SCA Packaging Obbola AB13 Winmops, Mätresultatsystem14 Martin Whalberg, Äskande barkpress15 Martin Whalberg, Äskande tvättpress16 Håkan Mattsson, Stripperprojekt med säker gasförbränning17 Erik Sandberg, Energirapport 200418 Carlsson, Staffan, Driftsingenjör SCA Packaging Obbola AB19 Johnson systems, Garantier för ånga och kondensatsystemets ombyggnad20 Hans Thorén, Utbildningsmaterial Biologisk rening21 Metso paper, SCA Obbola Papermill 500, sept 200422 Ångpanneföreningen, SCA Packaging Obbola AB Kapacitetsökning i massabruket, aug200423 Sellin, Esbjörn, Driftschef pappersbruk SCA Packaging Obbola AB24 Kouppa, Alvar, Bitr IS-manager SCA Packaging Obbola AB25 Larsson, Bo, 1:e konstruktör el SCA Packaging Obbola AB26 Thorén, Hans, Laboratoriechef SCA Packaging Obbola AB27 Öhgren, Olof, Driftingenjör Mälderi SCA Packaging Obbola AB28 Arneback, Magnus, Planerare SCA Packaging Obbola ABRapporter utan ISSN-nummer är interna rapporter.87

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABBilagorBilaga 1, Mätning av kondensoreffektMätpunkter för att koppla effekt från kondensorn till ventillägen samt temperatur.Använda nyckeltaldensitet0,9901 ton/m3cp4,185 kJ/kg/CMWh/ton ånga 0,7 MWh/tonmassaproduktion/år 420 000 ADtmassaprod/h47,9 ton/hånganvändning,normalt 1,124 MWh/tonIndataFlödenTemperaturer Kylvatten Ångadatum Vent 1Vent2 Temp in Temp ut[%] [%] [9] [9] [l/s] [m3/h] K ton/h2005-04-27 07:30 0.00 0.00 3.70 52.00 6.80 24.00 0.040 1.932005-04-27 08:10 0.00 0.00 3.70 52.00 6.90 25.00 0.040 1.932005-04-27 08:40 0.00 0.00 3.70 52.00 6.90 25.00 0.040 1.932005-04-27 10:25 0.00 0.00 3.70 52.00 6.90 25.00 0.040 1.932005-04-27 14:00 0.00 0.00 3.70 52.00 6.90 25.00 0.040 1.932005-06-07 12:04 0.00 0.00 11.90 38.40 6.90 24.80 0.041 1.092005-06-07 13:30 0.00 0.00 11.90 40.10 6.90 24.80 0.041 1.162005-06-08 07:30 36.00 0.00 11.70 51.90 17.50 63.00 0.104 4.182005-06-08 09:25 34.00 0.00 11.70 51.90 17.00 61.20 0.101 4.062005-06-08 09:39 38.60 0.00 11.70 48.70 19.00 68.40 0.112 4.142005-06-08 09:58 44.90 0.00 11.70 45.10 20.90 75.20 0.124 4.142005-06-08 10:14 52.90 0.00 11.70 40.40 23.70 85.30 0.140 4.022005-06-08 10:28 68.50 0.00 11.70 36.20 29.10 104.80 0.172 4.212005-06-08 14:40 79.80 0.00 11.70 38.00 31.10 112.00 0.184 4.842005-06-08 14:50 94.20 0.00 11.70 33.90 30.60 110.20 0.181 4.022005-06-08 14:52 90.50 0.00 11.70 33.80 31.10 112.00 0.184 4.072005-06-08 14:54 87.30 0.00 11.70 33.80 31.70 114.10 0.188 4.152005-06-08 10:49 100.00 8.90 11.70 31.20 34.20 123.10 0.202 3.942005-06-08 11:13 100.00 34.40 11.70 27.60 45.30 163.10 0.268 4.262005-06-08 11:20 100.00 39.40 11.70 26.20 48.00 172.80 0.284 4.122005-06-08 11:28 100.00 54.20 11.70 24.60 53.00 190.80 0.314 4.052005-06-08 11:36 100.00 65.60 11.70 23.50 56.20 202.30 0.333 3.932005-06-08 11:45 100.00 81.10 11.70 22.20 64.90 233.60 0.384 4.032005-06-08 14:45 100.00 0.70 11.70 34.00 30.90 111.20 0.183 4.0888

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABBilaga 2, Nyckelomvandlingstal för energiOmräkningsformler Energi 2001-09-24SCA Packaging Obbola ABSodapanna 1 Nm3 Eo 12 Ton ånga57 bar 1 Ton ånga 0,78 MWh, med 100% kond.återföring450 Grader 1 MWh 1,28 ton ångaÅc 2 1 Nm3 Eo 14,4 ton ånga30 bar 1 ton ånga 0,636 MWh, med 100% kond.återföringmättad 1 MWh 1,572 ton ångaeget 1 MWh 2,044 m3s bio (38%)eget 1 m3s bio 0,49 MWheget 1 ton ånga 1,3 m3s bio (38%)Turbin 1 Nm3 Eo 8,62 MWh ElEl 1 MWh 0,116 Nm3 Eoånga 1 MWh 0,94 MWh ElEl 1 MWh 2,2 m3s bioÅnga 100 % återföring 0 % återföring11 bar 0,633 MWh/ton ånga 0,772 MWh/ton ånga3,5 bar 0,621 MWh/ton ånga 0,762 MWh/ton ångaAllmänna 1 Nm3 Eo 10,72 MWh1 MWh köpt bio 2,0 Nm3 Eo1 MWh eget bio 2,2 m3s1 MWh ånga 0,1092 Nm3 Eo1 MWh turbin 1,078 MWh bioVerkningsgrad Sodapannan 87,30%Verkningsgrad ÅC 2 85,40%89

Energianalys samt förslag för minskad energianvändning vid SCA Packaging Obbola ABBilaga 3, Entalpi i rökgas90