Impact of bio-based by-products on the bioproduct mill energy balance

Abstract

This Master´s thesis deals with energy reporting of a Metsä Board integrate. This Master´s thesis is part of Metsä Group´s project that aims to renew and harmonize the energy reporting of the whole organization. The work aims to examine the meaning of energy reporting and the impact of bio-based by-products on the bioproduct mill energy balance.

The theoretical part of the work presents the reasons for energy reporting of energy producers. The research is done by interviewing the users of energy report of the target integrate and with a theoretical literature review. In addition, the theoretical part introduces the bio-based by-products that can be removed from the pulp process. The effect of the dry matter content level of the black liquor to the energy production of a bioproduct mill is also presented.

The computational part of the work investigates the bio-based by-products removal from the pulp process of the target mill. The aim of the calculations is to clarify how much the removal of different bio-based by-products will effect the energy balance of the target integrate. Furthermore, the effect of increasing the dry matter content of the black liquor to the energy production is investigated.

Based on the literature review and the interviews the energy reporting is used by different user groups for collecting monthly statistics about energy production. The results of increasing the dry matter content of black liquor are significant when it comes to increasing the amount of energy produced. The effects of removing the bio-based by-products from the pulp process differs a lot between tree species and removed by-product. The removal decreases the energy production. The amount of removed by-products must be adapted to the steam balance.

Tässä diplomityössä on käsitelty Metsä Boardin kohdetehtaan energiaraportointia. Diplomityö on osa Metsä Groupin projektia, jonka tavoitteena on uudistaa ja harmonisoida konsernin energiaraportointi. Työn tavoite oli tutkia energiaraportoinnin tarkoitusta ja biopohjaisten sivutuotteiden vaikutusta biotuotetehtaan energiataseeseen.

Työn teoriaosuudessa käsitellään energiaraportoinnin merkitystä energiantuottajien näkökulmasta. Tutkimus on toteutettu kirjallisuuskatsauksena sekä haastattelemalla Metsä Boardin tehtaan energiaraportin käyttäjiä. Lisäksi teoriaosuus käsittelee mustalipeän kuiva-ainepitoisuuden vaikutusta energiantuotantoon biotuotetehtailla. Teoriaosuudessa käsitellään myös mustalipeän sisältämiä biopohjaisia sivutuotteita.

Työn laskennallisessa osassa tutkittiin biopohjaisten sivutuotteiden talteenoton vaikutuksia biotuotetehtaan energiataseeseen. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten eri sivutuotteiden talteenotto vaikuttaa energiataseeseen ja minkälaisia määriä sivutuotteita on mahdollista ottaa talteen kohdetehtaan biotuoteprosessista. Lisäksi työssä selvitettiin mustalipeän kuiva-ainepitoisuuden noston vaikutuksia energian tuotantoon.

Tarkastelun ja haastatteluiden perusteella, energiaraporttia käyttävät kuukausittain erilaisiin tarkoituksiin monet eri käyttäjäryhmät. Seuraukset mustalipeän kuiva-ainepitoisuuden nostamisesta olivat merkittävät energiantuotantoa tarkastellessa. Biopohjaisten sivutuotteiden talteenoton vaikutukset selluprosessiin vaihtelevat paljon puulajien ja talteen otettujen sivutuotteiden välillä. Lähtökohtana on kuitenkin, että talteenotto vähentää energiantuotantoa ja sivutuotteiden talteenoton määrä on sovitettava höyrytaseeseen.