Sähköenergia sellun tuotantoprosessin sivutuotteena
Lamminmäki, Siiri (2021)
2021
Tieto- ja sähkötekniikan kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Computing and Electrical Engineering
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. Only for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2021-05-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202104284058
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202104284058
Tiivistelmä
Tämä kandidaatintyö on kirjallisuuskatsaus, jossa tarkastelun kohteena on sellutehtaan sivuvirroista tuotettu sähköenergia. Metsäteollisuus, johon myös selluteollisuus lukeutuu, käyttää viidesosan Suomen sähkön kulutuksesta. Suureen kulutukseen on sellutehtaissa vastattu voimalaitosintegraateilla, jotka käyttävät polttoaineenaan tehtaan omia sivuvirtoja. Modernit voimalaitosintegraatit pystyvät kattamaan tehtaan energiantarpeet sekä tuottamaan sähköenergiaa myös myytäväksi valtakunnalliseen verkkoon.
Selluteollisuudessa käytettävät raaka-aineet toimivat myös voimalaitoksen polttoaineiden raaka-aineina. Pääraaka-aineita ovat puu, vesi ja kemikaalit. Jokaisen raaka-aineen käytöllä on omat ympäristöongelmansa, joita on pyritty ehkäisemään erilaisien ratkaisujen avulla. Puun käytön ympäristöongelmiin lukeutuvat metsäekosysteemin häiriöt, joita syntyy puun hakkaamisen seurauksena. Veden käyttö on kiistelty sen suuren kulutuksen vuoksi. Kemikaalit ja tuotannossa käytetty vesi muodostavat jätevettä, joka on haitallista ympäristöön joutuessaan.
Voimalaitosintegraatissa käytettävät polttoaineet syntyvät tuotantoprosessin sivutuotteena. Sellun tuotantoprosessi jakautuu kuitu- ja talteenottolinjaan. Kuitulinjalla tuotetaan raakapuusta sellumassaa ja talteenottolinjalla jalostetaan kemikaaleja uudelleenkäytettäväksi kuitulinjan tarpeisiin. Molemmat polttoaineista, mustalipeä sekä kuori saadaan kuitulinjalta. Mustalipeä on hakkeen keitosta saatavaa lientä, joka koostuu puusta liuenneesta orgaanisesta aineksesta ja keitossa käytetyistä kemikaaleista.
Polttoaineita poltetaan sooda- ja kuorikattiloissa. Soodakattila on osa talteenottolinjaa ja sen polttoaineena käytetään mustalipeää. Kattilan tehtävänä on ensisijaisesti ottaa talteen mustalipeän sisältämät kemikaalit. Poltossa vapautuu myös paljon lämpöenergiaa, jota hyödynnetään sähköntuotantoon. Kuorikattilan polttoaineena käytetään kuorta, ja sen ensisijainen tehtävä on tuottaa lämpöenergiaa sähköntuotantoon. Toisin kuin soodakattila, kuorikattila ei ole osa jokaisen sellutehtaan voimalaitosprosessia.
Tarkastelu osoitti, että voimalaitosintegraatin toiminta on kannattavaa. Tehtaan ei tarvitse ostaa sähköenergiaa markkinoilta jos se pystyy kattamaan energiantarpeensa itse. Suoraan energiantuotantoon ei myöskään kohdistu polttoainekustannuksia, sillä polttoaineena käytetään tehtaan omia sivuvirtoja.
Energiantuotannosta syntyviä päästöjä on pyritty hillitsemään erilaisten välineiden ja tekniikoiden avulla. Puuperäisten polttoaineiden käyttö ei kuormita ilmastoa hiilidioksidipäästöillä, sillä päästöjen katsotaan sitoutuvan takaisin metsiin. Suomesta on esitetty hiilineutraalia valtiota vuoteen 2035 mennessä, ja Suomessa tuetaan puupohjaisten polttoaineiden käyttöä avustuksien ja verohelpotuksien avulla.
Selluteollisuudessa käytettävät raaka-aineet toimivat myös voimalaitoksen polttoaineiden raaka-aineina. Pääraaka-aineita ovat puu, vesi ja kemikaalit. Jokaisen raaka-aineen käytöllä on omat ympäristöongelmansa, joita on pyritty ehkäisemään erilaisien ratkaisujen avulla. Puun käytön ympäristöongelmiin lukeutuvat metsäekosysteemin häiriöt, joita syntyy puun hakkaamisen seurauksena. Veden käyttö on kiistelty sen suuren kulutuksen vuoksi. Kemikaalit ja tuotannossa käytetty vesi muodostavat jätevettä, joka on haitallista ympäristöön joutuessaan.
Voimalaitosintegraatissa käytettävät polttoaineet syntyvät tuotantoprosessin sivutuotteena. Sellun tuotantoprosessi jakautuu kuitu- ja talteenottolinjaan. Kuitulinjalla tuotetaan raakapuusta sellumassaa ja talteenottolinjalla jalostetaan kemikaaleja uudelleenkäytettäväksi kuitulinjan tarpeisiin. Molemmat polttoaineista, mustalipeä sekä kuori saadaan kuitulinjalta. Mustalipeä on hakkeen keitosta saatavaa lientä, joka koostuu puusta liuenneesta orgaanisesta aineksesta ja keitossa käytetyistä kemikaaleista.
Polttoaineita poltetaan sooda- ja kuorikattiloissa. Soodakattila on osa talteenottolinjaa ja sen polttoaineena käytetään mustalipeää. Kattilan tehtävänä on ensisijaisesti ottaa talteen mustalipeän sisältämät kemikaalit. Poltossa vapautuu myös paljon lämpöenergiaa, jota hyödynnetään sähköntuotantoon. Kuorikattilan polttoaineena käytetään kuorta, ja sen ensisijainen tehtävä on tuottaa lämpöenergiaa sähköntuotantoon. Toisin kuin soodakattila, kuorikattila ei ole osa jokaisen sellutehtaan voimalaitosprosessia.
Tarkastelu osoitti, että voimalaitosintegraatin toiminta on kannattavaa. Tehtaan ei tarvitse ostaa sähköenergiaa markkinoilta jos se pystyy kattamaan energiantarpeensa itse. Suoraan energiantuotantoon ei myöskään kohdistu polttoainekustannuksia, sillä polttoaineena käytetään tehtaan omia sivuvirtoja.
Energiantuotannosta syntyviä päästöjä on pyritty hillitsemään erilaisten välineiden ja tekniikoiden avulla. Puuperäisten polttoaineiden käyttö ei kuormita ilmastoa hiilidioksidipäästöillä, sillä päästöjen katsotaan sitoutuvan takaisin metsiin. Suomesta on esitetty hiilineutraalia valtiota vuoteen 2035 mennessä, ja Suomessa tuetaan puupohjaisten polttoaineiden käyttöä avustuksien ja verohelpotuksien avulla.