Kağıt Sektörü Enerji yoğun bir sektördür. Kağıt fabrikalarının kendi atıkları makinamızda kullanılarak Singaz (sentez gazı) elde edilebilir. Bu singaz yanıcı bir gazdır ve doğalgaz, kömür yerine kullanılabilir.
Singazın kağıt sektöründeki potansiyel kullanım alanları:
Enerji Üretimi (Isı ve Elektrik - Kojenerasyon/CHP):
Kazanlarda Yakma: Singaz, mevcut doğal gaz veya fuel oil yakan kazanlarda modifikasyonlarla veya özel tasarlanmış kazanlarda yakılarak buhar üretmek için kullanılabilir. Bu buhar, kağıt hamuru pişirme (digester), ağartma, kağıt makinesinin kurutma silindirleri gibi birçok proseste temel ısı kaynağıdır.
Gaz Türbinleri / Gaz Motorları: Makinamızda temizlenen ve soğutulan Singaz, gaz türbinlerinde veya içten yanmalı gaz motorlarında yakılarak doğrudan elektrik üretebilir. Bu, fabrikanın yüksek elektrik ihtiyacını karşılamada önemli bir rol oynar.
Kojenerasyon (Birleşik Isı ve Güç - CHP): Kağıt fabrikaları için en verimli kullanım şekillerinden biridir. Singaz, bir gaz türbininde veya motorunda yakılarak elektrik üretilirken, türbin/motor egzozundan çıkan yüksek sıcaklıktaki gazlar bir atık ısı kazanına yönlendirilerek buhar üretilir. Bu sayede aynı yakıttan hem elektrik hem de proses ısısı (buhar) çok daha yüksek bir verimlilikle elde edilir (%80-90'lara varan toplam verimlilik).
Kireç Fırını Yakıtı (Lime Kiln Fuel):
Kağıt üretiminin kimyasal geri kazanım döngüsünde (Kraft süreci) kireç fırınları için kritik bir role sahiptir. Bu fırınlar, kalsiyum karbonatı (CaCO₃) tekrar kalsiyum oksite (CaO - sönmemiş kireç) dönüştürmek için yüksek sıcaklıklara (yaklaşık 1000-1200 °C) ihtiyaç duyar.
Geleneksel olarak bu fırınlarda doğal gaz veya fuel oil kullanılır. Makinamızda temizlenen singaz, bu fosil yakıtların yerine veya onlarla karıştırılarak kireç fırınında yakıt olarak kullanılabilir. Bu, hem fosil yakıt tüketimini ve maliyetini azaltır hem de tesisin karbon ayak izini düşürmeye yardımcı olur (özellikle singaz biyokütle kökenli ise). Bu, singazın kağıt endüstrisindeki en umut verici uygulamalarından biridir.
Doğrudan Proses Isıtması:
Kurutma: Kağıt makinesinin kurutma bölümü büyük miktarda ısı enerjisi tüketir. Singaz, doğrudan yakılarak veya ısı eşanjörleri aracılığıyla kurutma için gereken sıcak havayı sağlamak üzere kullanılabilir.
Diğer Isıtma İhtiyaçları: Fabrika içindeki diğer lokal ısıtma gereksinimleri için de singaz kullanılabilir.
Kimyasal Madde Üretimi (Daha Az Yaygın, Potansiyel Alan):
Singaz (H₂ ve CO karışımı), çeşitli kimyasal sentez süreçleri için bir hammaddedir. Teorik olarak, kağıt fabrikasında üretilen singaz, metanol gibi kimyasalların veya Fischer-Tropsch sentezi ile sıvı yakıtların üretimi için kullanılabilir.
Kağıt Fabrikası Atıkları
Kağıt sektörü, süreçleri boyunca enerji geri kazanımı için değerlendirilebilecek çeşitli organik atıklar üretir. Bu atıkların enerji potansiyelleri, türlerine, nem ve kül içeriklerine göre önemli ölçüde farklılık gösterir. Aşağıda belirtilen enerji değerleri genellikle kuru bazda verilmiş tahmini üst ısıl değerlerdir (HHV) ve atığın alındığı haldeki (özellikle yüksek nem içerenler için) net kullanılabilir enerjisi daha düşük olacaktır.
Kabuk: Kağıt üretiminin başında tomruklardan soyulan kabuk, fabrikalarda yaygın olarak kullanılan bir biyokütle yakıtıdır. Ancak %40 ila %60 arasında değişebilen yüksek nem içeriği ve orta düzeydeki kül oranı, enerji verimliliğini etkileyen faktörlerdir. Kuru bazda, kabuğun üst ısıl değeri kilogram başına yaklaşık 18 ila 20 Megajoule (MJ/kg) aralığındadır.
Odun Artıkları/Talaş/Yonga: Kereste fabrikalarından, orman bakımından veya yongalama işlemlerinden arta kalan odun artıkları, talaş ve yongalar da önemli bir biyokütle kaynağıdır. Bunlar genellikle kabuğa göre daha düşük nem ve kül içeriğine sahip oldukları için daha avantajlıdırlar. Bu özellikleri sayesinde, kuru bazda üst ısıl değerleri kilogram başına 19 ila 21 MJ/kg gibi daha yüksek bir aralıkta bulunur ve genellikle daha temiz yanarlar.
Elyaf Redleri: Hamur hazırlama (eleme, temizleme) veya kağıt makinesi süreçlerinde kullanıma uygun bulunmayan elyaflardan oluşan elyaf redleri, yüksek oranda organik madde içerir. Ancak nem oranları da %50-70 gibi yüksek seviyelere ulaşabilir. Kuru bazda üst ısıl değeri kilogram başına 15 ila 19 MJ/kg arasında değişen bu atıklar, enerji eldesi için genellikle diğer biyokütle yakıtlarıyla karıştırılarak yakılır veya gazlaştırılır.
Kağıt Üretim Çamurları: Bunlar, atık su arıtma tesislerinden veya üretim süreçlerinden kaynaklanan ve özellikleri türüne göre çok değişken olan atıklardır. Yüksek nem ve kül içerikleri enerji değerlerini ciddi şekilde düşürür:
Birincil Çamur: Atık su arıtmanın ilk çökeltme aşamasından gelir ve çoğunlukla kısa elyaf ile dolgu maddeleri içerir. Nemi (%60-80) ve özellikle dolgulu kağıt üretiminde kül içeriği (%20-50+) yüksektir. Kuru bazda üst ısıl değeri 10-15 MJ/kg aralığında olsa da, yüksek kül ve nem içeriği enerji geri kazanımını zorlaştırır.
İkincil (Biyolojik) Çamur: Biyolojik arıtma ünitelerinden çıkan mikrobiyal biyokütle ağırlıklı bu çamurun nemi çok yüksektir (%80-95+). Organik içeriği orta düzeyde, külü birincil çamura göre daha azdır. Enerji değeri en düşük çamur türü olup, kuru bazda üst ısıl değeri 8-12 MJ/kg civarındadır. Genellikle anaerobik çürütme (biyogaz) veya diğer çamurlarla karıştırılarak yakma tercih edilir.
Mürekkep Giderme (Deinking) Çamuru: Geri dönüştürülmüş kağıttan mürekkep ve dolgu maddelerinin ayrılmasıyla oluşur. Nemi (%50-70) ve kül içeriği (%40-60+) çok yüksektir. Kuru bazda üst ısıl değeri 10-14 MJ/kg arasındadır ve yüksek kül içeriği enerji geri kazanımı açısından en büyük dezavantajıdır.
Siyah Likör: Kraft tipi kimyasal hamur üretiminin ana yan ürünü olan siyah likör, odunun ligninini ve inorganik pişirme kimyasallarını içerir. Yüksek organik içeriğe sahip (%50-80 katı madde içeren) sıvı bir akımdır. Kuru katı bazında üst ısıl değeri kilogram başına 13-15 MJ/kg'dır. Teknik olarak bir "atık" olmaktan çok, kimyasalların ve enerjinin geri kazanıldığı sürecin temel bir parçasıdır ve genellikle özel geri kazanım kazanlarında yakılır. Siyah likör gazlaştırması da alternatif bir enerji dönüşüm yöntemidir.
Plastik Redleri: Özellikle geri dönüştürülmüş kağıtların işlenmesi sırasında (ambalajlardan vb.) ayıklanan plastik redleri, düşük nem içeriği ve kilogram başına 25-40+ MJ/kg gibi çok yüksek enerji değerleri ile dikkat çeker. Ancak heterojen yapıları ve potansiyel klor içerikleri nedeniyle temiz yanmaları/gazlaştırılmaları için özel teknolojiler ve gaz temizleme sistemleri gerektirebilirler. Miktarları genellikle diğer atık türlerine göre daha azdır.
Bu atıkların enerji potansiyelini değerlendirirken, sadece ısıl değerlerine değil, aynı zamanda miktarlarına, nem ve kül içeriklerine, toplama ve işleme maliyetlerine ve kullanılacak enerji dönüşüm teknolojisine uygunluklarına da bakmak gereklidir.
Kağıt Sektörü Enerji yoğun bir sektördür. Kağıt fabrikalarının kendi atıkları makinamızda kullanılarak Singaz (sentez gazı) elde edilebilir. Bu singaz yanıcı bir gazdır ve doğalgaz, kömür yerine kullanılabilir.
Singazın kağıt sektöründeki potansiyel kullanım alanları:
Enerji Üretimi (Isı ve Elektrik - Kojenerasyon/CHP):
Kazanlarda Yakma: Singaz, mevcut doğal gaz veya fuel oil yakan kazanlarda modifikasyonlarla veya özel tasarlanmış kazanlarda yakılarak buhar üretmek için kullanılabilir. Bu buhar, kağıt hamuru pişirme (digester), ağartma, kağıt makinesinin kurutma silindirleri gibi birçok proseste temel ısı kaynağıdır.
Gaz Türbinleri / Gaz Motorları: Makinamızda temizlenen ve soğutulan Singaz, gaz türbinlerinde veya içten yanmalı gaz motorlarında yakılarak doğrudan elektrik üretebilir. Bu, fabrikanın yüksek elektrik ihtiyacını karşılamada önemli bir rol oynar.
Kojenerasyon (Birleşik Isı ve Güç - CHP): Kağıt fabrikaları için en verimli kullanım şekillerinden biridir. Singaz, bir gaz türbininde veya motorunda yakılarak elektrik üretilirken, türbin/motor egzozundan çıkan yüksek sıcaklıktaki gazlar bir atık ısı kazanına yönlendirilerek buhar üretilir. Bu sayede aynı yakıttan hem elektrik hem de proses ısısı (buhar) çok daha yüksek bir verimlilikle elde edilir (%80-90'lara varan toplam verimlilik).
Kireç Fırını Yakıtı (Lime Kiln Fuel):
Kağıt üretiminin kimyasal geri kazanım döngüsünde (Kraft süreci) kireç fırınları için kritik bir role sahiptir. Bu fırınlar, kalsiyum karbonatı (CaCO₃) tekrar kalsiyum oksite (CaO - sönmemiş kireç) dönüştürmek için yüksek sıcaklıklara (yaklaşık 1000-1200 °C) ihtiyaç duyar.
Geleneksel olarak bu fırınlarda doğal gaz veya fuel oil kullanılır. Makinamızda temizlenen singaz, bu fosil yakıtların yerine veya onlarla karıştırılarak kireç fırınında yakıt olarak kullanılabilir. Bu, hem fosil yakıt tüketimini ve maliyetini azaltır hem de tesisin karbon ayak izini düşürmeye yardımcı olur (özellikle singaz biyokütle kökenli ise). Bu, singazın kağıt endüstrisindeki en umut verici uygulamalarından biridir.
Doğrudan Proses Isıtması:
Kurutma: Kağıt makinesinin kurutma bölümü büyük miktarda ısı enerjisi tüketir. Singaz, doğrudan yakılarak veya ısı eşanjörleri aracılığıyla kurutma için gereken sıcak havayı sağlamak üzere kullanılabilir.
Diğer Isıtma İhtiyaçları: Fabrika içindeki diğer lokal ısıtma gereksinimleri için de singaz kullanılabilir.
Kimyasal Madde Üretimi (Daha Az Yaygın, Potansiyel Alan):
Singaz (H₂ ve CO karışımı), çeşitli kimyasal sentez süreçleri için bir hammaddedir. Teorik olarak, kağıt fabrikasında üretilen singaz, metanol gibi kimyasalların veya Fischer-Tropsch sentezi ile sıvı yakıtların üretimi için kullanılabilir.
Kağıt Fabrikası Atıkları
Kağıt sektörü, süreçleri boyunca enerji geri kazanımı için değerlendirilebilecek çeşitli organik atıklar üretir. Bu atıkların enerji potansiyelleri, türlerine, nem ve kül içeriklerine göre önemli ölçüde farklılık gösterir. Aşağıda belirtilen enerji değerleri genellikle kuru bazda verilmiş tahmini üst ısıl değerlerdir (HHV) ve atığın alındığı haldeki (özellikle yüksek nem içerenler için) net kullanılabilir enerjisi daha düşük olacaktır.
Kabuk: Kağıt üretiminin başında tomruklardan soyulan kabuk, fabrikalarda yaygın olarak kullanılan bir biyokütle yakıtıdır. Ancak %40 ila %60 arasında değişebilen yüksek nem içeriği ve orta düzeydeki kül oranı, enerji verimliliğini etkileyen faktörlerdir. Kuru bazda, kabuğun üst ısıl değeri kilogram başına yaklaşık 18 ila 20 Megajoule (MJ/kg) aralığındadır.
Odun Artıkları/Talaş/Yonga: Kereste fabrikalarından, orman bakımından veya yongalama işlemlerinden arta kalan odun artıkları, talaş ve yongalar da önemli bir biyokütle kaynağıdır. Bunlar genellikle kabuğa göre daha düşük nem ve kül içeriğine sahip oldukları için daha avantajlıdırlar. Bu özellikleri sayesinde, kuru bazda üst ısıl değerleri kilogram başına 19 ila 21 MJ/kg gibi daha yüksek bir aralıkta bulunur ve genellikle daha temiz yanarlar.
Elyaf Redleri: Hamur hazırlama (eleme, temizleme) veya kağıt makinesi süreçlerinde kullanıma uygun bulunmayan elyaflardan oluşan elyaf redleri, yüksek oranda organik madde içerir. Ancak nem oranları da %50-70 gibi yüksek seviyelere ulaşabilir. Kuru bazda üst ısıl değeri kilogram başına 15 ila 19 MJ/kg arasında değişen bu atıklar, enerji eldesi için genellikle diğer biyokütle yakıtlarıyla karıştırılarak yakılır veya gazlaştırılır.
Kağıt Üretim Çamurları: Bunlar, atık su arıtma tesislerinden veya üretim süreçlerinden kaynaklanan ve özellikleri türüne göre çok değişken olan atıklardır. Yüksek nem ve kül içerikleri enerji değerlerini ciddi şekilde düşürür:
Birincil Çamur: Atık su arıtmanın ilk çökeltme aşamasından gelir ve çoğunlukla kısa elyaf ile dolgu maddeleri içerir. Nemi (%60-80) ve özellikle dolgulu kağıt üretiminde kül içeriği (%20-50+) yüksektir. Kuru bazda üst ısıl değeri 10-15 MJ/kg aralığında olsa da, yüksek kül ve nem içeriği enerji geri kazanımını zorlaştırır.
İkincil (Biyolojik) Çamur: Biyolojik arıtma ünitelerinden çıkan mikrobiyal biyokütle ağırlıklı bu çamurun nemi çok yüksektir (%80-95+). Organik içeriği orta düzeyde, külü birincil çamura göre daha azdır. Enerji değeri en düşük çamur türü olup, kuru bazda üst ısıl değeri 8-12 MJ/kg civarındadır. Genellikle anaerobik çürütme (biyogaz) veya diğer çamurlarla karıştırılarak yakma tercih edilir.
Mürekkep Giderme (Deinking) Çamuru: Geri dönüştürülmüş kağıttan mürekkep ve dolgu maddelerinin ayrılmasıyla oluşur. Nemi (%50-70) ve kül içeriği (%40-60+) çok yüksektir. Kuru bazda üst ısıl değeri 10-14 MJ/kg arasındadır ve yüksek kül içeriği enerji geri kazanımı açısından en büyük dezavantajıdır.
Siyah Likör: Kraft tipi kimyasal hamur üretiminin ana yan ürünü olan siyah likör, odunun ligninini ve inorganik pişirme kimyasallarını içerir. Yüksek organik içeriğe sahip (%50-80 katı madde içeren) sıvı bir akımdır. Kuru katı bazında üst ısıl değeri kilogram başına 13-15 MJ/kg'dır. Teknik olarak bir "atık" olmaktan çok, kimyasalların ve enerjinin geri kazanıldığı sürecin temel bir parçasıdır ve genellikle özel geri kazanım kazanlarında yakılır. Siyah likör gazlaştırması da alternatif bir enerji dönüşüm yöntemidir.
Plastik Redleri: Özellikle geri dönüştürülmüş kağıtların işlenmesi sırasında (ambalajlardan vb.) ayıklanan plastik redleri, düşük nem içeriği ve kilogram başına 25-40+ MJ/kg gibi çok yüksek enerji değerleri ile dikkat çeker. Ancak heterojen yapıları ve potansiyel klor içerikleri nedeniyle temiz yanmaları/gazlaştırılmaları için özel teknolojiler ve gaz temizleme sistemleri gerektirebilirler. Miktarları genellikle diğer atık türlerine göre daha azdır.
Bu atıkların enerji potansiyelini değerlendirirken, sadece ısıl değerlerine değil, aynı zamanda miktarlarına, nem ve kül içeriklerine, toplama ve işleme maliyetlerine ve kullanılacak enerji dönüşüm teknolojisine uygunluklarına da bakmak gereklidir.
