Pulp- en papierfabriek verlaagt het stoomverbruik in de bleekinstallatie met 22% dankzij WideGap-warmtewisselaars
Een van de oudste pulp- en papierfabrieken in Minnesota, Verenigde Staten, kreeg te maken met een capaciteitsprobleem in de stoomvoorziening na de installatie van een extra papiermachine. Om het ketelsysteem te ontlasten, wees de fabriek de bleekinstallaties aan als prioriteitsgebied voor energiebesparing. Met de installatie van drie Alfa Laval WideGap-platenwarmtewisselaars kon restwarmte worden benut om hergebruikte wasfiltraten voor te verwarmen. Hierdoor daalde het stoomverbruik in de bleekinstallatie met 22% en werd $ 27.000 per maand bespaard. Het project had zichzelf in minder dan een jaar terugverdiend.
DATUM 2026-10-08Een nieuwe papiermachine bracht de ketel tot aan zijn grenzen
Toen de fabriek een nieuwe papiermachine toevoegde, steeg het totale stoomverbruik tot bijna de maximale capaciteit van de ketel. De fabriek omvat een kraftpulpfabriek, twee bleekinstallaties en twee papiermachines.
In plaats van te investeren in uitbreiding van de ketelcapaciteit, voerde het technische team van de fabriek een locatieonderzoek uit om vast te stellen waar op de meest kosteneffectieve manier stoom kon worden bespaard.
Uit het onderzoek bleek duidelijk dat de bleekinstallaties de meeste mogelijkheden boden. Het opwarmen van pulp tot de bleektemperatuur was verantwoordelijk voor 5 tot 6% van de totale stoomproductie, wat een aanzienlijke belasting vormde. De technisch directeur stelde vast dat het voorverwarmen van hergebruikte wasfiltraten met restwarmte uit de afblaasstap van de kookinstallatie de stoombehoefte aanzienlijk kon verlagen.
De grootste technische uitdaging lag bij de filtraten zelf. Wasfiltraten bevatten zwevende vezels, waardoor de meeste conventionele warmtewisselaarontwerpen afvallen. Standaard buiswarmtewisselaars brachten een aanzienlijk risico op verstopping met zich mee, waardoor een continue werking onbetrouwbaar en onderhoudsintensief zou worden.
Daarnaast hebben buiswarmtewisselaars een groot temperatuurverschil tussen de vloeistoffen nodig. Hierdoor kunnen ze beschikbare restwarmte minder effectief benutten.
* Buiswarmtewisselaars hebben een groter temperatuurverschil tussen de vloeistoffen nodig door een minder effectieve stromingsconfiguratie en een lager warmteoverdrachtsrendement. Daardoor is het moeilijk om een klein temperatuurverschil tussen de media te bereiken.
Platenwarmtewisselaars maken daarentegen zeer kleine temperatuurverschillen mogelijk, waardoor de warmteterugwinning wordt gemaximaliseerd, een kleiner warmteoverdrachtsoppervlak nodig is en een compactere installatie ontstaat.
Een testpilot van één maand leidde tot een installatie op volledige schaal
Alfa Laval stelde de WideGap-platenwarmtewisselaar voor, een technologie die speciaal is ontwikkeld voor een efficiënte warmteoverdracht in vezelhoudende vloeistoffen. De WideGap heeft geoptimaliseerde vrije kanalen tussen de platen, waardoor vezels effectief door de kanalen kunnen stromen en tegelijkertijd een efficiënte warmteoverdracht behouden blijft. In plaats van direct te investeren in een volledige installatie, stemde de fabriek ermee in om één unit te testen op een deelstroom van filtraat.
De test duurde één maand. De drukval nam niet toe en verstopping werd effectief voorkomen. Het vertrouwen in de technologie groeide, waarna de fabriek besloot op te schalen naar een productie-installatie op volledige schaal. Er werden twee extra units geïnstalleerd, waarmee het totale aantal op drie WideGap-warmtewisselaars kwam die verspreid over de bleekinstallaties in bedrijf zijn.
Elke unit gebruikt restwarmte uit het blaascondensaat van de kookinstallatie om het wasfiltraat van de bleekinstallatie op te warmen. Het filtraat wordt verwarmd van 15 tot 20 °F voordat het opnieuw wordt gebruikt voor het wassen van de pulp. Tijdens het wassen wordt deze warmte overgedragen aan de pulp. In de praktijk betekent dit dat aanzienlijk minder stoom nodig is om de gewenste temperatuur in de bleektorens te bereiken.
De drie warmtewisselaars zorgden voor een belangrijke vermindering van het energieverbruik. In de beste periode van drie maanden daalde het stoomverbruik in de bleekinstallaties met 22%. De fabriek bespaart nu maandelijks $27.000 en het project had zich in minder dan één jaar terugverdiend.
In vergelijking met shell-and-tube-warmtewisselaars biedt de WideGap-technologie de volgende voordelen:
- aanzienlijk lager gewicht
- minder benodigde vloeroppervlakte en vrije hoogte
- vezels kunnen passeren zonder onnodige verstopping
- een kleiner temperatuurverschil aan de naderingszijde, waardoor meer van de teruggewonnen warmte kan worden benut
Efficiënte oplossing voor warmteoverdracht in de papier- en pulpindustrie
Dit project laat zien dat aanzienlijke stoom besparingen in bleekinstallaties in twee stappen kunnen worden gerealiseerd: eerst vaststellen waar warmte al beschikbaar is en vervolgens een betrouwbare en efficiënte manier vinden om deze over te dragen aan een processtroom die warmte nodig heeft.
Bij vergelijkbare toepassingen ligt de uitdaging niet bij de warmtebron, maar bij het verwerken van de vloeistof. Wasfiltraten met vezels worden soms beschouwd als lastig te verwerken in warmtewisselaars. Met het juiste ontwerp van de warmtewisselaar kan deze technische beperking echter worden weggenomen. Wanneer de terugverdientijd bovendien in maanden in plaats van jaren wordt gemeten, laten vergelijkbare projecten zien dat dergelijke investeringen financieel zeer haalbaar zijn.