不使用化石燃料的石灰窑

在现代化的制浆工厂，石灰窑是唯一主要消耗化石燃料的车间——通常是天然气或燃料油。在20世纪70年代和80年代的石油危机期间，为了降低运营成本，开发了几种化石燃料替代品。近年来，人们越来越关注环保解决方案，同时可以使制浆工厂减少对化石燃料的依赖。凭借最新的技术和专业知识，现在有几种经商业验证的二氧化碳平衡燃料替代品。两种主要的替代选择是木粉燃烧和生物质气化。 

在回转窑直接燃烧的典型木基生物质燃料范围从木片、颗粒到锯末

在制浆厂，甲醇、松节油和塔罗油也适于在石灰窑燃烧。这些作为补充燃料效果良好，但它们通常不能满足石灰窑的燃料需求。维美德还拥有从黑液中提取可作为燃料的木质素的技术。 

安全可靠的木粉燃烧 

在回转窑直接燃烧的典型木基生物质燃料包括从木片和颗粒到锯末。木材在石灰窑中用作燃料之前，需要经过干燥和磨削。 

设计使用木粉燃料的石灰窑是一种平衡性方式。与所有工厂流程一样，安全性是根本的出发点。为避免木材意外着火，温度监控、良好的厂区管理非常重要，特别是在磨削系统周边。除了安全性，水分含量和粒度也针对能源效率和窑运行进行了优化。低温带式干燥机通常是干燥的首选方案，因为它可以利用来自工厂其他工艺的余热，设计精良，适用于颗粒大小不均的情况。 

控制木材送入窑的流量是窑运行稳定的重要因素。不稳定的流量会引起进入燃烧区的热量发生变化，这会影响产品质量。石灰窑燃烧器需要灵活、能够安全有效地燃烧几种不同类型的燃料。 

适用于新老工厂的解决方案 

“在过去十年中，我们已经证明，木粉燃烧已经成为一种完全商业化、经过验证的、最重要的、安全的石灰窑燃料解决方案。如今，有可能将制浆工厂转变成无化石燃料工厂，从而减少工厂的碳足迹和燃料成本。”维美德石灰窑技术总监Claus Jensen-Holm说。 

维美德已经交付了几种使用锯末、颗粒或木片的木粉燃烧系统。瑞典SCA的Munksund造纸厂利用颗粒作为木粉来源。 

Fredrik Lind 和Charles Brooks-Wind 在 SCA Munksund 造纸厂检查石灰窑

“我们的石灰窑已有50年历史，并且曾经有过运行良好的时期。为了配合我们的无化石燃料战略，我们决定投建一个生物燃料的新窑。新窑准备就绪并于2015年1月投入运行。起初，我们遇到了一些主要问题，比如结圈和燃料流量的变化。经过数小时的故障排除和工艺改进后，我们现在朝着我们从一开始就设定的目标迈出了一大步：一个具有良好运行效率和对环境影响较小的无化石燃料石灰窑，” SCA Munsund工厂生产工程师Fredrik Lind说。  

瑞典SCA的Munksund造纸厂利用颗粒作为木粉来源

利用树皮进行生物质气化 

与木粉燃烧不同，树皮可作为生物质来源用于气化。生物质气化是生物质干燥器、气化炉和石灰窑的组合系统，优化燃烧气化气。在干燥之后，树皮或其他木材残余物在CFB气化炉中于可控风量产生的高温下气化。然后产生的气化气在石灰窑燃烧器中燃烧，该燃烧器针对气化气进行了优化。 

Bark can be used as a biomass source in gasification

“其中一个挑战是控制整个工艺。树皮不是均匀的燃料，了解如何控制和优化工艺非常重要。这就是维美德对工艺全面理解独到之处，包括从干燥器、气化炉、和石灰窑运行，”维美德气化炉业务开发经理Juhani Isaksson解释说。 

维美德已向制浆厂交付了4套气化炉 - 石灰窑解决方案。其中最先实施的是MetsäGroup的Äänekoski生物制品工厂。 

“由树皮产生的气化气用于生物制品工厂的石灰窑。这是一个解决方案的例子，使工厂完全摆脱化石燃料，” Metsä Fibre 的Äänekoski生物制品工厂副总裁Ilkka Poikolainen说。 

“由树皮产生的气化气用于生物制品工厂的石灰窑，这是一个解决方案案例，使工厂完全摆脱化石燃料，” Metsä Fibre的 Äänekoski生物制品工厂副总裁Ilkka Poikolainen说。 

选择最佳替代方案 

选择基于生物质的解决方案的驱动力可能是公司承诺减少二氧化碳排放，或将工厂生产过程中的副产品作为可用的适合生物质。近年来，维美德向新工厂和改造项目交付了气化和木粉解决方案。 

“基于可用的生物质、窑大小和可能出现的工艺瓶颈，每次都需要对最佳解决方案和业务情况进行评估。对于拥有大型或中型窑和树皮的工厂而言，气化是恰当的解决方案，而木粉燃烧最适合小型窑。”Jensen-Holm解释说。 

将现有的化石燃料窑改造成使用木粉或气化气作为燃料，也是可能的，但必须注意替换石灰窑燃料可能会影响石灰窑的设计和运行。 

基于可用的生物质、窑大小和可能出现的工艺瓶颈，每次都需要对最佳解决方案和业务情况进行评估。"

Claus Jensen-Holm, 维美德

作者: Lotta Forssell

图片提供: Antti Ratia, 维美德, 芬临集团, SCA工厂