Storicamente, le sostanze chimiche utilizzate per la produzione di pasta di cellulosa venivano impiegate una sola volta e poi smaltite. Si trattava di un metodo costoso per la produzione di pasta di cellulosa e carta, che richiedeva la spedizione continua di sostanze chimiche alla cartiera. Oggi, per raggiungere gli obiettivi di produzione in modo economicamente competitivo e più sostenibile, queste sostanze chimiche vengono recuperate e il vapore viene generato nella caldaia di recupero del liquido nero (BLRB). Grazie al recupero delle sostanze chimiche e alla generazione di vapore, le spese operative della cartiera vengono notevolmente ridotte. Infatti, oggi, in molti casi, le cartiere sono produttrici nette di energia elettrica rinnovabile per la rete, generando ricavi e compensando l’energia prodotta da fonti fossili.

Il BLRB è oggi talmente indispensabile che, senza di esso, la maggior parte delle cartiere dovrebbe interrompere l’attività a causa degli elevati costi delle sostanze chimiche e dell’energia elettrica. Ecco perché mantenere un’elevata disponibilità ed efficienza delle caldaie è una priorità assoluta per i responsabili della produzione delle cartiere. Se la caldaia di recupero è fuori servizio, la produzione di pasta di cellulosa si interrompe e i costi iniziano ad accumularsi per un importo compreso tra $20.000 e $100.000 all’ora, a seconda delle dimensioni dello stabilimento. Si prevede che ciò avvenga una volta all’anno durante il fermo programmato per la manutenzione della cartiera. Sono però proprio le interruzioni non pianificate a rivelarsi dannose sia in termini di costi che di durata delle attrezzature dello stabilimento.

Il costo della disponibilità della caldaia in una cartiera

I soffiatori di fuliggine nelle caldaie di recupero funzionano generalmente senza interruzioni, per mantenere pulito il percorso dei fumi e impedire l'incrostazione e la sinterizzazione dei depositi sulle superfici degli scambiatori di calore. Un problema legato alla pulizia convenzionale con getto di vapore è che oltre il 90% dell’effetto pulente si verifica al primo impatto del vapore sulle superfici dello scambiatore di calore, il che significa che il tempo e il vapore impiegati nella corsa di ritorno vanno in gran parte sprecati.

Il costo della pulizia a vapore della fuliggine è pari al 5-10% del vapore generato nel BLRB. Ciò incide direttamente sugli indici chiave di prestazione relativi al consumo energetico/ADMT e al consumo idrico/ADMT. Il costo alternativo della pulizia a vapore della fuliggine consiste nel consumare più combustibile nelle caldaie ausiliarie o nel generare energia da fonti rinnovabili.

Il costo del vapore dipende dalle dimensioni della cartiera, ma si aggira generalmente intorno a $10 per tonnellata. Per un BLRB che produce 300 t/h di vapore, ciò significa che la pulizia del vapore con getto di fuliggine costa da $1,3 a $ 2,5 milioni all’anno.

Se sommato ai costi di gestione dell’impianto di produzione della pasta di cellulosa, il costo medio annuo legato alla disponibilità della caldaia per un impianto di questo tipo supera di gran lunga $2 milioni; ciò significa che il sistema deve essere gestito nel modo più efficiente possibile al fine di ridurre i costi senza comprometterne la disponibilità.

1. Maggiore pulizia della fuliggine, con meno vapore

Per migliorare la sostenibilità degli impianti di produzione della pasta di cellulosa e mantenere un vantaggio competitivo, molte aziende del settore adottano un approccio olistico che concilia la disponibilità con il costo della pulizia con vapore.

La soluzione brevettata da Heat Management si chiama Sistema di soffiaggio della fuliggine ad alto impatto (HISS™), e riduce semplicemente i costi operativi del sistema di soffiaggio della fuliggine, migliorando al contempo la disponibilità del BLRB per consentire un aumento della produzione.

HISS™ è una soluzione su misura che offre notevoli vantaggi sia dal punto di vista ambientale che economico. La soluzione comprende un aggiornamento software e hardware, oltre al monitoraggio e all'ottimizzazione dei processi da parte di esperti nella pulizia delle incrostazioni di fuliggine. Utilizzando la soluzione HISS™, è possibile ottenere i seguenti risultati:

• Ridurre il consumo di vapore dei soffiatori di fuliggine del 30-45%.
o
• Aumentare la capacità di soffiaggio della fuliggine (avvii al giorno) di 100%.
o
• Una combinazione di quanto sopra.

Usando HISS™, Gli stabilimenti di produzione della pasta di cellulosa possono beneficiare di un risparmio garantito di vapore per la pulizia delle ceneri pari a 30%, mantenendo una disponibilità del BLRB uguale o superiore. Nell’esempio riportato al punto (1), ciò si traduce in un risparmio annuo garantito di vapore compreso tra $400.000 e $750.000. Il risultato è un minor costo energetico per ADMT e un minor costo idrico per ADMT. Il breve ritorno sull’investimento, compreso tra 0,5 e 1,5 anni, rende HISS™ la soluzione ideale per le cartiere che desiderano gestire la disponibilità di BLRB e, al contempo, spingere la produzione oltre i limiti delle specifiche tecniche senza difficoltà.

Diverse cartiere hanno implementato con successo il HISS™ soluzione. Ad esempio, a BillerudKorsnäs Gruvön in Svezia. Qui puoi trovare ulteriori informazioni e scaricare il caso di studio.

2. Aumento del carico della caldaia

Alcune cartiere sono più interessate ad aumentare il carico della caldaia che a risparmiare vapore utilizzando HISS™. L'aumento del numero di cicli di soffiaggio della fuliggine migliorerà in modo significativo l'efficacia della pulizia all'interno della caldaia, consentendo così un aumento del carico della caldaia. BillerudKorsnäs Gruvön In Svezia c'è uno dei nostri clienti che è riuscito ad aumentare il carico della caldaia di 7,8% utilizzando HISS™.

Leggi un caso di studio Scopri qui come i nostri clienti riescono ad aumentare il carico e a risparmiare vapore allo stesso tempo.

3. Migliori risultati in termini di produttività degli stabilimenti di lavorazione della cellulosa e di tutela dell'ambiente

La maggiore disponibilità del BLRB, grazie alla capacità dinamica di soffiaggio della fuliggine a livello operativo e strategico, unita ai risparmi per milioni derivanti dall’aumento dei livelli di produzione in condizioni di sicurezza, si traduce in un enorme vantaggio competitivo per le attività delle cartiere. Inoltre, i risparmi energetici e idrici che ne derivano per ogni ADMT contribuiscono direttamente a operazioni più sostenibili e circolari, rendendo soluzioni come HISS™ ideale per le cartiere che mirano a raggiungere obiettivi più elevati in termini di produttività e sostenibilità.

4. Minore usura delle apparecchiature della caldaia

Il normale funzionamento dei soffiatori di fuliggine a vapore, con flusso di vapore a pieno regime in entrambe le direzioni, può essere paragonato all’apertura e alla chiusura completa del rubinetto in cucina o in bagno, ma con una pressione notevolmente più elevata. Questi “colpi di pressione” o “variazioni di pressione” causano l’usura delle apparecchiature della caldaia. Utilizzando la funzione di sovrapposizione HISS™, questi colpi d’ariete vengono livellati per evitarne l’insorgenza, il che a sua volta porta a una sostanziale riduzione dell’usura della caldaia. L’aumento della durata delle apparecchiature della caldaia comporta un notevole risparmio sui costi di manutenzione, riducendo al contempo l’impatto ambientale.

5. Pulizia ottimizzata grazie alla tecnologia di pulizia a infrasuoni

In alcune cartiere si riscontrano problemi legati alle scarse prestazioni dei precipitatori, che comportano una limitazione del carico della caldaia, una pressione differenziale instabile, una disponibilità ridotta, un carico elevato del ventilatore di induzione e fermi imprevisti dovuti alla pulizia manuale.

Il sistema di pulizia a infrasuoni di Heat Management, installato nel “collo d’oca” e nel separatore di precipitati, ha dimostrato di attenuare o eliminare tali problemi.

Stevenson, Stati Uniti, è riuscita a evitare interruzioni di servizio e a risolvere i problemi di intasamento, oltre ad altri vantaggi, ottenendo un ritorno sull'investimento in pochi mesi.

BillerudKorsnäs Frövi ha eliminato completamente i problemi di intasamento e incrostazione, rendendo superflui i lavaggi con acqua, stabilizzando la pressione differenziale e il carico interno del ventilatore, il tutto raggiungendo livelli record nella produzione di pasta di cellulosa.