Biokaasun valmistuksessa biomassan kuivaus on yksi energiaa kuluttavimmista vaiheista. Research Institutes of Swedenin (RISE) kehittämä paineistettuun tulistettuun höyryyn perustuva kuivaus (Pressurised Superheated Steam Drying, PSSD) mahdollistaa tehokkaan energian käytön, suljetun prosessin sekä lämmön talteenoton.
RISE on asentanut liikuteltavan PSSD-kuivaimen LignoDemo-ympäristöön Nordic Paperin sellu- ja paperitehtaalla Bäckhammarissa, Värmlannissa, alle sadan kilometrin päähän Norjan rajasta.
LignoDemo toimii biojalostukseen ja biopohjaisiin materiaaleihin liittyvien teknologioiden pilotointi- ja demonstraatioympäristönä. Sen palveluihin kuuluu muun muassa puhtaan kraft-ligniinin tuotannon skaalaus sekä uusien prosessiteknologioiden testaaminen teollista käyttöönottoa varten.
Osana tätä toimintaa alueelle on asennettu Swedish Exergy AB:n kehittämä liikuteltava tulistetun höyryn kuivain. Sen tarkoituksena on tarjota yrityksille mahdollisuus arvioida kuivausteknologian suorituskykyä todellisissa teollisissa olosuhteissa ennen investointipäätöksiä ja kaupallista käyttöönottoa.
Kuumennus yli kiehumispisteen
Tulistetun höyryn kuivauksessa vettä lämmitetään tietyssä paineessa höyrystymispisteeseensä, jolloin muodostuu kylläistä höyryä. Kun höyryä kuumennetaan edelleen yli kyseisen paineen mukaisen kiehumispisteen, siitä tulee tulistettua höyryä. Tätä tulistettua höyryä käytetään varsinaisena kuivausväliaineena.
Kuivattavasta materiaalista haihtuva kosteus liittyy osaksi höyryvirtaa. Koska prosessi on suljettu, syntynyt vesihöyry voidaan poistaa, lauhduttaa ja hyödyntää lämmönlähteenä muissa prosesseissa. Näin merkittävä osa kuivauksessa käytetystä energiasta voidaan ottaa talteen ja hyödyntää uudelleen.
LignoDemoon asennetun mobiilikuivaimen ominaisuudet ovat seuraavat:
• Veden haihdutuskapasiteetti enintään 250 kg/h.
• Minimisyyttömäärä 10–15 kg/h.
• Käyttöpaine 0,5–3 barg.
• Käyttölämpötila 110–145 °C.
• Sijoitettu standardikokoiseen 40 jalan konttiin, mikä mahdollistaa liikkuvan käytön eri kohteissa.
PSSD-teknologia soveltuu esimerkiksi materiaalien kuivaukseen:
• liete
• puutavara
• turve
• kivihiili
• paperi- ja pehmopaperituotteet
• sellu
Kuivain voidaan myös integroida osaksi laajempaa energiajärjestelmää. Talteen otettua lämpöä voidaan hyödyntää esimerkiksi kaukolämpöverkossa, sähkön tuotannossa tai muissa teollisissa prosesseissa.
Keskeiset hyödyt
Energiatehokkuus
Haihtuneen kosteuden sisältämä lämpö voidaan ottaa talteen ja hyödyntää uudelleen, mikä vähentää energiankulutusta verrattuna perinteisiin kuivausmenetelmiin.
Suljettu prosessi
PSSD toimii suljetussa kierrossa eikä tuota suoria päästöjä ympäristöön. Prosessin aikana ei synny hajupäästöjä eikä haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) päästöjä.
Joustavuus energialähteiden suhteen
Kuivaimessa voidaan hyödyntää useita erilaisia lämmönlähteitä, mikä mahdollistaa teknologian integroinnin erilaisiin teollisiin toimintaympäristöihin ja olemassa oleviin energiajärjestelmiin.
Turvallisuus
Suljetun höyry-ympäristön ansiosta kuivausprosessiin ei liity tavanomaisille kuumailmakuivureille tyypillisiä palo- tai räjähdysriskejä. Tämä on erityisen tärkeää biomassojen ja pölyävien materiaalien käsittelyssä.
Tuotelaadun parantuminen
Tulistetun höyryn käyttö voi parantaa lopputuotteen laatua vähentämällä hapettumista ja muita ei-toivottuja reaktioita kuivausprosessin aikana.
Haasteet
PSSD:n käyttöönotto vaatii huolellista suunnittelua. Järjestelmän integrointi olemassa oleviin tuotantolaitoksiin voi edellyttää muutoksia prosessiin, automaatioon sekä lämmön talteenottojärjestelmiin. Lisäksi investointikustannukset voivat olla korkeammat kuin perinteisissä kuivausratkaisuissa. Näitä haasteita voidaan kuitenkin lieventää pilotointi- ja demonstraatioympäristöissä tehtävien kokeiden avulla.