Bild einer Kartonmaschine mit Streichmaschine. Im Vordergrund eNIR-Trockner von Compact Engineering, im Hintergrund Impact-Strahler

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Dekarbonisierung und Energieeinsparung

Unsere Unterstützung Ihrer Zukunftsfähigkeit

Transformation der Papierindustrie

Wie alle Industrien, muss sich die Papierindustrie dem Klimawandel anpassen. Egal, was jeder einzelne von uns denkt: Klimawandel ist real. Die Grundlagen sind seit rund 200 Jahren bekannt, verfasst von dem Herrn Fourier, dem wir heute alles anvertrauen - was schon wird heute ohne Fouriertransformation entwickelt?
Wir müssen also die Papierindustrie klimaneutral gestalten. Hier ist die Papierindustrie schon sehr viel weiter als in anderen Industrien. Papier selbst ist eine CO2-Senke. Wir müssen nun dafür sorgen, dass wir möglichst wenig Energie verbrauchen bei der Produktion des Papiers.
Der größte Teil der Energie einer Papierfabrik wird für die Trocknung aufgewendet - 65% bis 75% des typischen Energieverbrauchs einer Papierfabrik. Dank an Prof. Jürgen Belle, der bei der Regionalgruppentagung Süd darauf verwies, wo wir als erstes den Hebel ansetzen müssen.
Wir können Ihnen verschiedene Maßnahmen zur Verringerung Ihres Karbonfußabdruck anbieten. Sei es, in dem wir Ihnen helfen, die Energieeffizienz zu verbessern, die spezifische Energie zu verringern, oder fossile Energien durch Erneuerbare zu ersetzen.

Ersatz von fossilen durch potenziell erneuerbare Energien

Hier können wir Ihnen die Konzepte von Compact Engineering anbieten. Und es betrifft nicht nur die Fabriken, die mit Gas den Strich trocknen, und hier auf elektrische Infrarottrockner umstellen können. Wobei gerade bei der Strichtrocknung elektrische Strahler einen wesentlichen technologischen Vorteil gegenüber gasbetriebenen haben, aber auch einen energetischen und auch von den Kosten sind sie trotz billigem Gas überlegen.
Eine gute Möglichkeit den Verbrauch an fossilen Energien zu verringern ist z.B. die Profilierung des Papiers und Kartons mit Infrarotstrahlern.

Bisher üblich ist, Papier und Karton zu übertrocknen, und dann mit Rückbefeuchtung ein glattes Profil zu erreichen. Dadurch verliert man Eineige Prozent an Produktionsgeschwindigkeit.
Energetisch viel wertvoller ist es, mit einem feuchten Papier an die energieeffizienten Infrarottrockner heranzufahren, und dann auf gleichmäßige Endfeuchte zu regeln. Anstatt zu übertrocknen, gewinnt man Produktionskapazität und verringert erheblich den spezifischen Energieverbrauch.

Profilregelung und Randtrocknung

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Die Profilregelung von Compact Engineering ermöglicht es Ihnen bei gleichem Dampfverbrauch die Maschine vorzufahren. Der spezifische Verbrauch an fossiler Energie wird verringert. Gleichzeitig wird die Qualität des Papiers erheblich verbessert.
Außerdem können Sie bei verbessertem Profil die gleichen Papierqualitäten bei leicht verringertem Flächengewicht erreichen, was sowohl für Sie als auch Ihre Kunden ein großes Einsparpotenzial ergibt.
Eine Sonderform des Profilieren ist die Randtrocknung.
Bei vielen Maschinen wird heute Die Bahn breiter gefahren, als bei Auslegung der Maschine. Der Rand wird deshalb weniger getrocknet. Aufgrund der höheren Feuchte sind Sie in der Produktionsgeschwindigkeit begrenzt.
Hier bewirken Randtrockner wahre Wunder. Sehr häufig kann man die Maschine um 10% oder 20% nach vorne fahren. Zwar mit teurer Infrarotenergie. Aber der spezifische Dampfverbrauch sinkt erheblich, weil Sie mit gleichem Dampf nun sehr viel mehr Papier produzieren.
Und wenn es besonders gut läuft, haben Sie einen zusätzlichen Nutzen auf der Maschine.

Strichtrocknung

Zum einen können wir Ihnen helfen, mit den Rheologiemodifikatoren von Baumeister einen höheren Auftragstrockengehalt zu fahren. Dadurch verringert sich der Trockenbedarf, um den Strich bis auf Immobilisationstrockengehalt zu bringen.

Aber wir unterstützen Sie, ihre gasbefeuerten Infrarottrockner durch elektrische zu ersetzen.
Diese trocknen im Gegensatz zu gasbefeuerten den Strich von der initialen Sedimentschicht aus. Dadurch benötigen Sie weniger Binder (was auch den Karbonfußabdruck verringert). Aber auch erheblich weniger Trockenenergie: die Penetration der flüssigen Phase in das Substrat wird erheblich verringert, und damit auch der Energieverbrauch um deren Wasser von den Fasern des Substrats zu lösen.

Ihr Gesamtenergieeinsatz zur Strichtrocknung wird verringert.
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Verringerung des Energieeinsatzes in der Trocknung durch digitale Zwillinge

Dr.Peter Fisera ist seit langem als herausragender Trocknungsexperte bekannt, und befasst sich seine ganze Laufbahn mit der Optimierung der Trocknung. Um es dem Papiermacher, aber auch dem Zellstofferzeuger zu ermöglichen, mit weniger Energie mehr Wasser zu verdampfen.

Sein hervorragendes Wissen hat er in mathematische Modell gefasst, die die wesentlichen Trocknungsprozesse unserer Branche umfassen. Zellstofftrocknung, Papiertrocknung, Strichtrocknung sind die größten Energieverbraucher. Und wenn man hier nur wenige Prozente einspart, macht sich dies ganz schnell am Ergebnis eines Betriebs bemerkbar.
Diese mathematischen Modelle hat er in digitale Zwillinge gewandelt. Diese beziehen Daten des Produktionsprozesses sowohl von Hard- als auch Softsensoren. Und berechnen parallel zur Produktion , welche Veränderungen sich unter geänderten Rahmenbedingungen ergeben. Hier kommt jetzt das geniale Wissen von Peter Fisera zum tragen, dass aus den Messwerten voraussagen kann, wie sich deren Änderung auf das Ergebnis auswirkt..

Und schon werden präzise bestimmte Sollwerte verschoben, bevor der Bediener überhaupt realisieren kann, dass dies erforderlich ist..In einer Vorwärtsregelung werden erforderlich Eingriffe antizipiert und ganz ohne Einwirken der Bediener umgesetzt.

Das Resultat sind Dampfeinsparungen zwischen 2% und 7% bei der Trocknung von Papier und Karton.

Verringerung des Energieeinsatzes durch vorauseilende Automation

Theoretische mathematische Modelle funktionieren auch in der Praxis hervorragend, wenn sie von Experten umgesetzt werden. AutomationX entwickelt Maschinensteuerungen. Und setzt die theoretischen Modelle in Maschinencode um.

Und stellen sicher, dass innerhalb kürzester zeit die maximal mögliche Anzahl von Alternativen durchgespielt werden. Und welche Resultate sich bei der Änderung einer der Sollwerte ergeben wird.

Wird eine Alternative erkannt, verändert AutomationX nun den entsprechenden Sollwert.
Dabei greift die Steuerung von AutomationX über die Remotefunktion auf die Steuerung der Papiermaschine zu. Führt den gleichen Befehl aus, den der Maschinenführer vielleicht eine Viertelstunde später selber ausführen würde.
Dieser kann aber nicht alle Parameter der Papiermaschine permanent bewerten.

Die Steuerung von AutomationX kann dies.
Vor allem sehr schnell.

Und unabhängig vom Arbeitsaufwand des Maschinenführers kalkuliert sie rasend schnell alle Möglichkeiten aus. Und findet die Einstellungen, die bei der zu produzierenden Papiersorte und den Randnbedingungen die optimale ist.

Dampfeinsparungen von bis zu 7% wurden bereits realisiert.

Verringerung des Energieverbrauchs

durch höheren Trockengehalt nach der Presse

Viele Dinge bestimmen den Wassergehalt nach der Presse, vor Einlauf in die Trockenpartie. Als erstes natürlich das Pressenkonzept, das aber meist vorgegeben ist.
Wichtiger ist aber der Filz, das primäre Entwässerungselement in der Presse. Hier macht sich der Papiermacher und sein Zulieferant Gedanken, wie der Filz ausgelegt werden muss, damit Papierqualität, aber auch -qualität stimmen.
Wir können hier mit unserer Filzwäsche unterstützen, in dem wir die Entwässerungsfähigkeit des Filzes optimieren - einfach dass wir verhindern, dass sich Verschmutzungen festsetzen können.
Durch regelmässiges Waschen bei der Produktion bleibt die Entwässerung über lange Zeit auf einem sehr hohen Niveau.
Dabei waschen unsere Kunden bei laufender Produktion. Weniger Reinigungsstillstände sind erforderlich, dies trägt zur Verringerung des spezifischen Energiebedarfs bei. Typischerweise entwässert ein perfekter Filz besser - und eure ein Viertel Prozent höherer Trockengehalt verringert den Energiebedarf in der Trockenpartie um ein Prozent.
Leichter und günstiger als durch sehr gute Filzwäsche bei laufender Produktion können Sie kein Geld verdienen - durch Verringerung Ihres Energieverbrauchs.

Verringerung des Energieverbrauchs

durch verbesserte Entwässerung auf dem Sieb

Durch Verwendung spezieller Entlüfter erreichten unsere Kunden eine bessere Entwässerung auf dem Sieb. Ein Kunde erreichte mit unserem Biofoam eine 6,5% höhere Produktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu seinem bisherigen Entlüfter.
Je nach Konzeption des Entlüfters wird die flüssige Phase des Stoffs besser entspannt. Dadurch verbessert sich das Fließvermögen des Wassers, die Viskosität verringert sich. Auch wird vermutlich die Wasserstoffbrückenbindung geringfügig abgeschirmt.
Unser Kunde erreichte einen höheren Trockengehalt vor der Leimpresse, der es ihm ermöglichte, die Maschine um 6,5% vorzufahren, bei identischem Dampfverbrauch.
Ein wesentlicher Grund der besseren Entwässerung war aber der geringere Luftgehalt, den der Kunde mit verringerter Dosierung erreichte. Auch sanken die Kosten für den Entlüftereinsatz.
Ein anderer Kunde, der einen anderen Entschäumer mit derselben chemischen Basis einsetzte, erreichte gegenüber seinem herkömmlichen Entlüfter auch eine Steigerung der Produktion um mehr als 5%, bei 40% niedrigerem Luftgehalt und durchschnittlich 40% niedrigerer Behandlungskosten.
Ein äußerst kostengünstiger Ansatz, um den spezifischen Dampfverbrauch zu reduzieren.

Verringerung des Energieverbrauchs

durch verbesserte Entwässerung auf dem Sieb und im Filz

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Bentonite werden von Aquatan primär dafür eingesetzt, den Störstoffe ihre schädlichen Eigenschaften zu nehmen. Dies geschieht dadurch, dass die Bentonite die Störstoffe kaschieren und an die Faser andocken - so dass sie keinerlei störende Wirkung mehr verursachen.
Störstoffe binden meist das Wasser, haben eine Hydrathülle, und damit gutes Wasserrückhaltevermögen. Werden sie aber kaschiert, können sie das Wasser nicht mehr zurückhalten - der Stoff lässt sich auf dem Sieb sehr viel leichter entwässern.
So kommt das Papier mit einem höheren Trockengehalt auf den Pressfilz.
Auch hier tut sich der Papiermacher sehr viel leichter, weil die Bentonite die Entwässerung beschleunigen.
Gleichzeitig verhindern sie, dass sich der Filz mit Störstoffen zusetzt.
Ein gesteigerter Trockengehalt ist die Folge. Und für die gleiche Tonnage benötigen Sie jetzt weniger Dampf. Der meistens mit fossilen Brennstoffen erzeugt werden muss.
Zusätzlich reinigen Bentonite kontinuierlich die Rohrleitungen durch sanfte Abrasion. Dies führt zu verringerten Pumpwiderständen, und damit geringerer Pumpleistung. Die Unterschiede liegen nur bei Bruchteilen von Prozent - aber Kleinvieh macht auch Mist.

Verringerung des Energieverbrauchs

durch optimierte Strichformulierungen

Die Trocknung von Strichen und Barrieren ist auch sehr energieaufwändig.
Neben der Kostenverringerung durch Austausch der gasbetriebenen Infrarotstrahler ist die Verringerung der Trocknungslast der wesentliche Schlüssel.
Den Trocknungsbedraf kann man am besten senken, wenn man die Differenz zwischen dem Feststoffgehalt beim Auftrag und dem Immobilisierungsfeststoffgehalt verringert.
Dieses Wasser muss mit Infrarottrockner getrocknet werden, um eine akzeptable Papierqualität und geringste Kosten durch verringerte Bindermigration zu erreichen.
Die Wahl des richtigen Rheologiemodifikators erlaubt es, den Trockengehalt der Streichfarbe zu erhöhen, dabei dennoch die optimalen Fließeigenschaften beim Auftrag zu erreichen. Feststoffgehalten von 72% bis 75% sind darstellbar. Bei Immobilisierungsfestoffgehalten von 76% bis 80% müssen nur noch 4% bis 6% Wasser entfernt werden. Dies verringert die Last der Infrarottrockner um 30% bis 80% im Vergleich zu normalen Strichformulierungen, deren Rheologie mit Verdickern eingestellt wird.
Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass mit weniger Wasser auch weniger Binder in das Substrat eindringen kann bevor die Bahn den Infrarottrockner erreicht.
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