Techno-economical assessment of utilizing hydrothermal carbonization in pulp and board mill sludge treatment

Abstract

Hydrothermal carbonization (HTC) is a thermochemical process that is used to convert biomass feedstock into charred matter called hydrochar. The advantage of HTC is its ability to process wet feedstock, which is more challenging through other treatment ways. The produced hydrochar can be used as a biofuel to replace fossil fuels. The HTC pilot project at Stora Enso Heinola fluting mill aims to produce hydrochar from the biosludge generated at the mill’s waste water treatment plant. Currently, biosludge is incinerated at the mill’s fluidized bed boiler. However, due to its moisture content (13–14%) and low net calorific heating value, it requires support fuel to compensate for the bed cooling. Wet biosludge also causes disruptions at the solid fuel feeding system, resulting in the need of oil burning. Hydrothermal carbonization plant generates savings in fossil fuel and CO2 emission costs. The investment cost has a major impact on HTC project viability, whereas fixed and variable cost has lesser impact within studied cost range. The HTC investment could benefit from the economy of scale, considering that relative investment costs would be smaller for larger plants.

Märkäpyrolyysi (hydrothermal carbonization, HTC) on lämpökemiallinnen prosessi, jota käytetään HTC-biohiilen valmistamiseen biomassasta. Märkäpyrolyysillä voidaan käsitellä kosteita raaka-aineita, joiden hyödyntäminen muilla menetelmillä on haastavaa. Pilottiprojekti Stora Enson Heinolan flutingtehtaalla kokeilee tehtaan biolietteen hyödyntämistä märkäpyrolyysillä valmistetun biopolttoaineen raaka-aineena. Nykyisin bioliete hävitetään polttamalla. Alhaisesta kuiva-ainepitoisuudesta (13–14 %) ja tehollisesta lämpöarvosta saapumistilassa johtuen liete tarvitsee poltossa tukipolttoainetta ja lisäksi liete aiheuttaa ongelmia kattilan kiinteän polttoaineen syöttölaitteistossa johtaen öljypoltinten käyttöön. HTC-investointi tuottaa säästöjä fossiilisten polttoaineiden ja hiilidioksidipäästöjen kustannusten vähentyessä. Investointikustannuksen vaikutus HTC projektin kannattavuuteen on suuri, käyttökustannusten roolin ollessa vähäisempi. Kokoluokan kasvattaminen voi parantaa HTC projektin taloudellisia edellytyksiä, jos investointikustannuksesta on tällöin mahdollista saada suhteellisesti matalampi.