Tài liệu công nghệ

Sản sinh năng lượng từ phế thải của công nghiệp giấy bằng khí ga hóa

Sản sinh năng lượng từ phế thải của công nghiệp giấy bằng khí ga hóa

Các chi phí v năng lưng và chi phí đưa phế thi ra khỏi nghiệp thúc đẩy ngành công nghiệp giấy nghiên cứu nghiêm túc hơn các cơ hội phân phối năng lưng quy nh nhiên liu phế thi của ngành công nghiệp giấy. Bài viết này xem xét tổng thể những tch thức ngành công nghiệp giấy phải đi mt trong vic đa dạng hóa ngun cung cp năng lưng đ to ra lợi nhuận t phế thi, tập trung thảo lun những đim sau: Ngun, lưng loại phế thi đưc sinh ra; Công nghệ cao sn có; Những k khăn trong việc to ra nguồn năng lưng phân phối trong ng nghiệp giy.

 Giá năng ợng

Theo báo cáo gần đây của CEPI Tính cnh tranh của ngành công nghip giấy & bột giấy Châu Âu" thì năng lưng chiếm 13% cơ cu giá thành ca công nghiệp giấy Châu Âu năm 2005 - với giá tăng 61% so với năm 2004. Anh giá năng lưng tăng làm cho nhiu sở sản xuất qui nhỏ, đặc biệt những sở công suất thấp sản xuất chủng loi giấy thông dụng bìa phi đóng cửa.

 

Hình thành phế thi và quản phế thi

Ngành công nghiệp giấy Châu Âu đã đi đu trong việc thu gom và tái chế giấy. dụ lưng giấy thi mà các n máy giấy Anh đã tái sử dng chiếm 72% lưng giấy h sản xuất ra, đây là một con số đáng tin cậy gần với mức ti đa thể đt đưc đối với c loại giấy thể dùng nguyên liệu hỗn hp. Mặt trái của hành đng này là sinh ra bùn cn gm cả bùn cặn trong quá trình khử mực (ở Anh bùn cn này chủ yếu đưc trải trên mặt đt) cùng với các cht do “những hạt vón cc nng trĩu phi chôn lấp vào lòng đất (bng 1).

 

Chất ph sinh ra trong sản xuất các chủng loại giấy (Bảng 1)

Loại

Giấy bao gói

Giấy in o

Giấy tráng nhẹ

Tissue & Bột giấy

Phế thi rắn (khô)

50-100kg/Adt

170-190 kg/Adt

450-550 kg/Adt

500-600 kg/Adt

% thất thoát

5-10

-20

-35

-50

% lượng chất hữu cơ

70-80

35-40

45-55

40-50

 

Tim năng của công ngh khí hóa

Ni ta ngày càng quanm nhiu đến các ng phân phối năng lưng quy nh chất đt phế thi của công nghiệp giấy. Một áp dụng tiêu biu ng nhit điện kết hp (CHP) với sn lưng điện xấp xỉ 250kWe. Đó là một modul nhỏ, d dàng ghép nối với nhau, tiêu ng khoảng 400 kg chất thi trong một gi (10 tấn/ngày). Modul này th ghép nối để x lý tới 3.000kg chất thải trong một gi (48-72tấn/ngày) là ng cht thi tương ứng với nhà máy giấy/máy xeo công suất 300 000 tấn/năm.

 

Một trong nhng công ngh cao hiện nay dùng cho modul này thiết bị tạo khí ga hút gió ghi đốt cố định cặp với động đốt trong thông dụng. Phế thi trong sản xuất giy đưc Sấy khô và đựoc đưa vào Thiết bị ga hóa. Thiết b ga hóa s biến phế thi thành k ga để cung cấp cht đốt cho CHP Modul phân phi năng lưng, còn tro c ngưng đưc thải ra ngoài. CHP sẽ cung cấp cho chúng ta đin năng nhit (hơi ớc/nưc nóng).

 

Khí hóa vic chuyn đổi sinh khối (một ngun tái tạo carbon c định) thành ga nhiên liệu (gi là sinh ga) đưc ng để sinh nhit, điện hoc kết hợp nhiệt và đin. Quá trình khí hóa cũng đưc gọi "quá trình cháy thiếu ôxy". Khác với sự cháy, ở đây NOx (o-xít ni-tơ) hoặc dioxins không sinh ra. Tùy tnh phần của nhiên liệu các chất khác như SOx (sunphua dioxít) thoát ra cực thấp (< 10ppm).

 

Thiết b tạo ga hút gió chuyn đổi chất đt đã đưc xử thành ga nhiên liệu, sau đó ga đưc xử lý loi bỏ nhựa tro trưc khi được làm lnh cấp cho đng dùng ga cũng n động diesel ci tiến hoặc động khí hóa lng. Hệ thống hoàn thiện bao gm bộ xử lý sinh khối (băng chuyền, thiết bị sy và cấp liu), q trình ga hóa (thiết b sinh ga, hóa than nhựa loại bỏ tro, lọc ga, làm lạnh ga và bồn chứa ga), thiết bị tạo năng lưng (động dùng ga hoc động cơ diesel cải tiến).

 

dụ

Một n máy hoặc mt máy xeo giấy công suất 100.000 tn/năm dùng giấy thi làm nguyên liệu sẽ to ra phế thải có thể làm nhiên liệu đu vào cp thiết b tạo ga (bảng 3):

 

 

ng phế thi

Tấn/năm

Tổng phế thi (độ ẩm 50%)

12 750

 

Nhiên liệu tiềm năng cho thiết bị tạo ga (bng 3)

 

Hàm lưng cơ

1 125

Hữu (cellulose/cht dẻo)

6 375

Cấp liệu cho thiết bị tạo ga (đô ẩm 15%)

7 500

 

Thu nhập ti thiu ưc tính là khá hấp dn (không tính chi phí chôn lấp phế thi khoảng 85 Euro/tấn thu nhập t việc bán đin 0,11/kwh). Dự kiến trong vòng 3 năm thể thu hồi đưc vốn (bảng 4).

 

Chi phí đầu tư thu hi vốn (bảng 4)

Đầu vào

1.000 kg/gi

Thời gian vận hành

7.500 giờ/năm

Chi phí x rác

892.000 Euro

Giá năng lượng

420.000 Euro

Chi phí vận hành

125.000 Euro

Doanh thu thuần

1.186.000 Euro

Vốn

3,5 triu Euro

 

Những thách thức cn t qua

ng phân phối năng lưng chuyển phế thải trong sản xuất giấy thành năng lưng” thu hút s chú ý của các công ty giấy trong q trình tìm kiếm gii pháp giảm giá thành tạo nên s ổn đnh trong sản xuất. Tuy nhiên những thách thức then chốt tồn đọng lại như sau:

* Chuẩn bị cấp liu quản tro.

* Xác định ng năng lưng thu đưc bằng công ngh ga hóa các phế thải trong sản xuất giấy có trị s

calo tỏa nhit thay đổi.

* Xác định ưu đim ca công ngh ga hóa so với công ngh nhit khác

* Nghiên cu các phân tích kinh tế xác đnh việc thu hi vốn đầu tư.

* Xem xét tim ng của ngành công nghiệp giấy để đạt mc tiêu sản xuất 10% lưng điện t phế thải năm 2010 20% vào năm 2020.

 

Ưu đim ca công ngh k ga hóa

Phương pháp x

Khí ga hóa

Đốt thành tro

Hiệu quả của ng cấp liu nhỏ hơn (2,4-72 tấn/ngày)

không

Modul hóa và kết ni

không

Sản xuất đin

Không kinh tế ở < 2MW

Khả năng điu khin ti np liệu

Bảo trì

So sánh đưc

So sánh đưc

Thích hợp với công nghệ cao

không

Phát sinh khí hôi

phụ thuộc WID

phụ thuộc WID

 

Để ứng dng đưc vic sản sinh ng lượng t phế thi, cần nghiên cu kỹ l trình vận hành hiu quả ng phân phối năng ng trong công nghiệp giấy kể cả mng truyền ti, qun mng thông minh các phương pháp chuyển sự phát điện không liên tục thành ngun đin th kim soát.

 

Tài liu của ông Martin Kay, Giám đốc Trung tâm Giấy & Nghiên cứu, Pira International, đa chỉ: Cleeve Road, Leatherhead, Surrey, KT22 7 RU, Vương quc Anh cung cp. Để biết tm thông tin chi tiết vui lòng liên hệ qua đa chỉ email: martin.kay@pira-international.com

TS Ngọc Bảo ( PPI 12/2007)