Teknoekonomisk analys på Mekanisk Avvattning som förtorkningsprocess till SCA BioNorrs pelletsbruk

Autor: Olersbacken, Niclas
Jazyk: švédština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Druh dokumentu: Text
Popis: Renewable energy sources are becoming more attractive due to the impending climate changes. The market for wood pellet is growing and is already used in households, heating plant and industries. To enhance the properties and refine the raw material a lot of the moisture need to be dried out before is can be processed into wood pellets. The demand for wood pellets has been growing in Sweden and the rest of Europe in recent years. To meet the demand more pellets needs to be produced. SCA BioNorr produces approximately 175 ktons of wood pellets annually but have permission to increase production to 240 ktons. BioNorrs bio-pellet plant has limitations which obstructs the increase of production, the largest one is related to the drying capacity. Another limitation regards the pellet press in the plant. The purpose of the project is to determine if a pre-dying technology called mechanical dewatering will allow increased production and decrease the energy demand for the complete drying process. Mechanical dewatering presses the raw material to extract water hence decreasing the moisture content of the raw material which feeds into the pellet plant. The chosen technology is called Saalasti Press 1803(SP1803) from the company Saalasti Oy. A model with a simplified representation of the pellet plant was made in Excel together with a representation of the SP1803. The model was designed towards the maximal flue gas flow in the pellet plant, and the raw material flow into the SP1803 unit matched their maximal capacity. That means that a proportion of the raw material will be processed by the SP1803 units and a proportion will bypass them. These different material flows are mixed before feeding into the pellet plant. The economical results was based on the cost of investment and costs and income from the increased production. Profitability was calculated by the pay back time and the proceeds during the economical lifespan. A sensitivity analysis was made on some parameters to distinguish how these affected profitability. Calculations was based on operating data from 2017 to 2019. The results shows a considerable increase in production, 27 ktons for one SP1803 unit to 67 ktons for three SP1803 units. The annual production increased to 203 ktons for one SP1803 to 235 ktons for three SP1803 units. The specific energy demand in relation to pellet amount dropped from 0.81 [MWh/ton pellet] to 0.71 for one SP1803 and 0.63 for three units which is a decrease of between 14 to 29 %. The profitability on an investment of up to three SP1803 units was good, with the best one being an investment of one SP1803 unit. The pay back time for one SP1803 unit was 1.7 years and 2.4 for three units. The proceeds for one SP1803 unit was 59 Mkr and 70 Mkr for three units. The sensitivity analysis showed that the price of raw material and the product price affected the profitability most. All cases of the sensitivty analysis was profitable. For continued evaluation an analysis of the pellet plant with an implemented SP1803 unit to find an optimal operating mode which allows increased production with low energy demand is recommended. This would require a more detailed representation of the pellet plant which takes altering operating parameters into account due to risk of over-drying and risk of fires in the plant.
Med det rådande klimathotet blir hållbara energikällor alltmer attraktiva. Biopellets är en växande bränslekälla i en marknad som redan är etablerad och används inom hushållsbruk, värmeverk och industri. För att pellets ska ha bra energiegenskaper så behöver råvaran förädlas, där en stor del av fukten i råvaran torkas ut innan det pressas till pellets. Efterfrågan på biopellets har ökat de senaste åren i Sverige och restan av Europa. För att möta efterfrågan behöver produktionen av pellets öka. SCA BioNorr i Härnösand producerar idag årligen ca 175 kton pellets men har tillstånd att producera 240 kton. I BioNorrs process finns det begränsningar som hindrar produktionsökningen. Den största begränsande faktorn är pelletsbrukets torkkapacitet. En annan begränsning är produktionskapaciteten på pelletmaskinerna i bruket. Projektets mål är att bestämma om förtorkningstekniken mekanisk avvattning kan tillåta ökad produktion och sänka energibehovet för hela processen samt utvärdera lönsamhet på en investering på upp till 3 st enheter. Mekanisk avvattning som förtork går ut på att pressa ut en mängd vatten ur råvaran, och därav sänka fukhalten på råvaran innan det matas in till bruket. Den valda tekniken var Saalasti Press 1803(SP1803) från företaget Saalasti Oy. I Excel modellerades mass och energibalans för en förenklad representation av BioNorrs pelletsbruk, samt en representation av SP1803. Modellen styrdes mot maximala rökgasflödet i bruket för att tillåta maximal produktion av pellets, samt att råvaruflödet in till SP1803-enheterna motsvarar dess maximala processkapacitet. Det innebär att en andel av totala råvaruflödet går genom SP1803 och en andel passerar. Dessa flöden blandas innan de matas in till pelletsbruket. De ekonomiska resultaten beräknades på investeringskostnader samt kostnader och intäkter gentemot produktionsökningen. Lönsamheten bestämdes genom återbetalningstid och avkastning vid 5 % kalkylränta över den ekonomiska livslängden, vilket valdes till 5 år. En känslighetsanalys utfördes på några utvalda parametrar för att urskilja hur de priserna påverkade lönsamheten. För beräkningarna användes driftdata från 2017 till 2019. Resultaten visade en betydlig ökning i produktion, från 27 kton för 1 st SP1803 upp till 67000 ton pellets för 3 st SP1803-enheter. Årsproduktionen visade en tydlig ökning, från 203 kton för 1 st SP1803 upp till 235 kton för 3 st SP1803. Det specifika energibehovet relaterat till mängd pellets minskade från 0.81 [MWh/ton pellets] till 0.71 för 1 st SP1803 och ner till 0.63 för 3 st SP1803 vilket är en effektivisering på mellan 14 till 29 %. Lönsamheten på en investering på upp till 3 st SP1803 var god, mest lönsam var investeringen för 1 st SP1803. Återbetalningstiden varierade mellan 1.7 år för 1 st SP1803 till 2.4 för 3 st. Avkastningen över den ekonomiska livslängden beräknades till 59 Mkr för 1 st SP1803 till 70 Mkr för 3 st. Känslighetsanalysen visade att råvarupriset och produktpriset hade störst påverkan på lönsamheten. Samtliga fall i känslighetsanalysen var lönsamma.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: