Fossil free paper production : An analysis of technical and practical possibilities to replace fuel-oil and LPG with renewable fuels

Pappers- och massaindustrin är den sektorn som använder mest energi. Av den totala energianvändningen står fossila bränslen för 7 %. Sveriges vision är att år 2050 inte ha några nettoutsläpp av växthusgaser. Detta gör att industrier måste börja ta sitt ansvar för att minska utsläppen. Syftet med det här examensarbetet är att utreda möjligheterna att driva Billingsfors pappers och massabruk utan fossila bränslen. Målet är uppdelat i följande fem punkter: Bränslekarakteristik och prestanda Teknisk utvärdering Praktiskt utvärdering Systemuppbyggnad Ekonomisk utvärdering Olika fasta, flytande och gasformiga förnyelsebara alternativ har undersökts. Erhållen data från Billingsfors Bruk har använts vid beräkningar för att svara på hur både de fossila och förnyelsebara bränslenas karakteristik och prestanda. Bränslena har sedan utvärderats både tekniskt och praktiskt med hjälp av de beräknade resultaten, litteratur samt avstämning med hemsidor och leverantörer. Genom att sammanväga prestanda, den tekniska och praktiska utvärderingen har en systemuppbyggnad tagits fram som sedan har utvärderats ekonomiskt. Studien visar att det är fullt möjligt att ersätta de fossila bränslena både tekniskt och praktiskt till förnyelsebara bränslen. De fossila bränslenas prestanda är högre än de förnyelsebara bränslena vilket medför att en betydligt större mängd bränslen behövs för att ersätta de fossila bränslena. Den bästa lösningen för Billingsfors Bruk är att konvertera mesaugnen och gaspannan till träpulver och byta ut eldningsolja mot tallolja i fastbränslepannan och sodapannan. För pappersmaskinerna finns ingen ekonomisk lönsamhet att konvertera till biogas då en väldigt liten del kan produceras internt samt att den är för dyr att köpa externt. Produktgas är därför mer lämpad då den kan produceras internt och inte är lika kostsam. Det är dock inte helt problemfritt och det finns heller ingen ekonomisk lönsamhet i dagsläget. The pulp and paper industry using most energy today in their processes. Fossil fuels stands for 7 % of the total energy use. Sweden has a vision to not have any net greenhouse gas emissions to 2050. To achieve the vision, industries must start to begin to take their responsibility to reduce emissions. The purpose of this master thesis is to investigate the possibilities to power Billingsfors paper and pulp mill without fossil fuels. The goal is divided into the following five points: 1. Fuel characteristics and performance 2. Technical evaluation 3. Practical evaluation 4. System Structure 5. Economic evaluation Different solid, liquid and gaseous renewable alternatives have been investigated. Data obtained from Billingsfors Bruk has been used to calculate both the characteristics and performance of the fossil and renewable fuels. The fuels have been evaluated both technically and practically using the calculated results, literature, websites and suppliers. By comparing characteristics, performance, the technical and practical evaluation, a system structure has been developed which has later been evaluated economically. The study shows that it is possible to replace fossil fuels both technically and practically with renewable fuels. The performance of fossil fuels is higher than renewable fuels, which means that a significantly higher amount of fuel is needed to replace fossil fuels. The best solution for Billingsfors Mill is to convert the lime kiln and the gas boiler to wood powder and replace the fuel-oil with tall oil in the solid fuel boiler and recovery boiler. For the paper machines, there is no economic profitability to convert to biogas since a very small amount can be produced internally and it´s too expensive to buy externally. Product gas is therefore more suitable since it can be produced internally and not as costly. However, it is not completely trouble-free and there is also no economic profitability today