PDF《造纸 工业的节能》

F 造纸工业的节能 与增能大有作为 中国造纸学会 杨懋暹 杨懋暹,教授级高级 工程师,中国造 纸 学会 学术 委 员会 主任.

曾任 北京市造纸研究所所长,北京 造纸包装 工业公司总工程 师,中国造 纸学会副理事长等职.享受国务院特 殊津贴.提要关键词概述了中 国造 纸工业节能和增能的途径和方法.中国造 纸工业;

节能 ;

增能;

途径;

方法中图分 类号:F407.85文献标识码:c文章编号:1007--9

2 1

1 (

2 0

0 7 )

0 8 - -0

0 1

0 一O

4 1

0 彳 单钗 -

2 8 #

8 2

0 0

7 f f -

8 g 中国国民经 济和社会发展十一个五年规划纲要提出了 十一五 期间,单位国内生产总值能耗降低20%左 右,主要 污 染物 排放总量减少10%的 约束性指标 . 为此国家发展和改革委员会发布了节 能减排综合性工作方案的通知.通知要求~1|2010年,万元国内生产总值能耗由2

0 0

5 年的1.22吨标准煤下降到

1 .

0 吨标准煤以下 , 即下 降2

0 %. 这就是全国各 行各业都必须完成的指标.据国家 统计局资料,造纸工业

2 0

0 3 年的生产 总值为1709i'

L,元,这年能耗标煤消耗2371万吨(因无较近的资料),折合单位产值能耗为1.3874t~,煤,按照规定要降至1.0吨标煤以下,任务还是相当重的.造纸工业节能有两种途径,一种途径是经营性的节 能,例如增加高附加值的产品,如高档装饰原纸、挤压复合原纸、汽车工业 用的三滤原纸等,因为这些产品附 加值高,生产这些产品的能耗和一般纸张差不多,这样单位产 值的能耗就降下来了.另一 种途径就是从技术进步的角度来降低能耗,这就是本文所要论述的.此外,造纸工业既是耗能产业,同时它又是产能产业,因为 造纸工业是高度循环经济,利用生产废液实行碱回收 , 回收 碱、生产蒸汽和电能.如果积极增加能源生产,减少了外 购能源,不也是为社会降低能耗吗.这也是本文要论述的部 分.1造纸工业的节能形势与任务制浆要 用蒸汽和化学品将植物组织中的 纤 维分 离出来,造纸要把湿纸页干燥成纸张,这都是重大的耗能工序.过去计划经济时期,1983年公布的国家 规定的产品能 耗指标如表1.这样的能耗指标是很高的,反映了当时 的技术水平是落后的.改革开放以后,造纸工业得到了飞跃的发展,已经现 代化的企业不论 是制浆或造纸,能耗都是很低的,维普资讯 http://www.cqvip.com 见表

2 . 一些还没得到改造的企业也有技术进步,但是技术落后的局面基本变化不大.从上分析中看,造纸工业的节 能空间还 是很大的,归根结底还是中国造 纸工业的技术水平还很落后,必须迎头赶上国际水平.当然这涉及到国家资源、技术政策、国家的投资、改造的过程等问题 . 这是一个长期的现代化 改造,必然费钱费时,但并不等于在目前 的条件下,我们就没有什么工作可做,我们还是有很多工作可做的.2间歇立锅蒸煮的节能在上世纪80年代,美国Beloit公司为了与连蒸竞争,开发了间歇 蒸煮的RDH , 把蒸煮能耗降下来,达到了吨 浆蒸煮汽耗0.

6 吨蒸汽的水平.随后瑞典Sunds公司接 着开发SuperBa t c h技术,同样把蒸煮汽耗降到了连 蒸水平,这就打开了间歇蒸煮的新局面,在国际上 销售了十 几套.其与常规 间歇 蒸煮的能耗对比如表3.从表3中看 到,与常规 间歇蒸煮相比,SundsCe l l e c o 的汽耗从1.66吨/吨降为 0.

8 7 吨/吨,降低了4 7.

6 %, 电耗从3.45X10焦/吨降为

1 .

8 6 X

1 0 焦/ 吨,降低 了4

6 .

1 %. 为表1造纸工业1983年公布的能耗指标 .u≯爆耗. 电耗 鲳| 叠一标煤 吨 相;

弊汽吨 :陋时木浆0.

4 2

0 2 .

5 2

4 3

0 草浆0.3612.16230麦草 浆0.5513.30600新闻纸

0 .

5 0

0 3 . O

0 4

7 0 瓦楞 原纸0.4002.40350表2现代化的造纸企业能耗情况, l 够-蒸汽- - 吨0电耗时连蒸木浆1.30MP a, 0.

9 2

4 0 0.

35 M Pa, 0.

6 连蒸半化学麦草浆 低压汽,0.6~0 .

8 2

8 0 ~3

0 0 高档 胶 印纸

1 .

8 1

0 0 表3能量消耗比较..汽耗吨绝千浆恕耗1

0 9 ~ , , i 峨酾堞 l ¨ l l 锯睡常规Sunds常规间 j

7 ~n _ c l s , 歇蒸 煮: C e U e c o 歇 蒸煮 '

. 潮童 j G ;

. , 蒸汽装锅0.

2 0.

2 0 .

4 6 0.

4 6 ( O.

4 MPa ) 汽蒸木片0.210.210.490.49(O.

4 MPa ) 间接通汽1.250.462.500.91(1OMP a ) _总计

1 .

6 6

0 .

8 7

3 .

4 5

1 .

8 6 F 什么S u n d s C e l l e c o 的能 耗能降至 如此低呢?主要原 因是 : 蒸煮开始,将进锅的白液改用前一锅置换出来的热黑液来加热,并与热黑液混合后装入锅内,将锅内的温度加热到135~1

4 5 ℃ , 这 样就 节省蒸煮初期加热的蒸 汽.由于蒸煮的温度已接近最高温度,只需用少量的新蒸汽就可将蒸煮温度达到最高温度,这也就节约了升温所需要的新蒸汽.蒸煮完毕后,常规的间歇 蒸煮喷放时大量的热量随喷放过程而 散失于大气中.而Su n d s Ce l l e c o 实行的是冷喷放.当蒸煮达到终点时,用稀黑液将锅内高温浓黑液置换出来 , 当浆 料降到80℃时再 用泵把它抽出来 , 即把 原先 散发到大气的热量用稀黑液置换出来用于下一锅白液的加热,这就是SundsCe l l e c o 节省蒸汽的主要原因.此外还改善了蒸 煮过程,降低 了粗 浆的卡伯值,改善了蒸 煮的均匀性,得率也提高了,这里就不细说了.国内有立锅的浆厂很多,是否可以利用上述原理来节约蒸汽,完全可以.笔者上世纪80年代曾陪Beloit公司的技 术人员到东 北 某厂 进 行交 流,该厂是75米蒸锅,经过 双方技术人员的 讨论,结论是可以改造为RDH的.只是 立锅的下部 空间太小,要挖一个坑方能放下有关设备,此事因种 种原因未能实现.在国际上,德国有的工厂就利用上述原理来改造自己的工厂也获得成功.希望国内有立锅的工 厂,不论是木浆厂或草浆厂,都可试试,试的时候造纸的技 术人员要 结 合机 械人员、自控 人员、管路与阀门人 员一 起来进行.将这一节能技术移植于国内,我估计成功是没有问题的,只是效果可能不同.3化机浆的热回收上世纪中国引进了一 大批化机浆设备,有TMP、 B CTMP、 C TMP、 AP MP、 Pr e -APMP 等近20类,生产的纸浆界于化学浆和机械浆之间,成浆得率高,松厚,可配浆于新闻纸、印刷书写纸、白纸 板甚至铜版纸中,深受造纸界欢迎.但它有一缺点,就是电能消耗高,比机浆和化浆都高,一般吨浆耗电1400~1

8 0

0 千瓦时,同时废液还 不能实行碱回收.电耗 高的缺点能否克服,回答是肯定的,可以实 行热回收 , 一般设备制造商都有配套技术及设备.国内引进这么多的 化机 浆设备,少数有热回收 设备,多数 还没有热回收 设备,节能空间还 很大.其中APMP 与Pre-AP MP是常压磨浆,回收 的热能价 值不是很高,只能回收 一些热水,用于生产.图1是这种热 回收 的示 意图.从磨浆机出来的废蒸汽进入蒸汽再生炉,炉内有 一管式热交换器,废蒸汽在换热管的内侧 , 经热交换后变成 冷凝物排走,热交换管的外侧为进入炉内的清水,经热交换变成新 鲜 蒸汽 供生产用.其热交换率一般为75%. 为除China&

PaperIndustryVot.2&

N o ,

8 A u g ,

2 0

0 7

1 1 维普资讯 http://www.cqvip.com F 图1蒸汽再生炉的示意图去废蒸汽夹带的微小纤维以及冷凝物的微小纤维,都要经过 一文丘里管加以除去.文献中提 到一个日产

5 0

0 吨的新闻纸厂,是使用南方松TMP 化机浆的.化机浆对 能源的单 位需求为9

6 .

9 4 千瓦/ 吨.整个 需求为4

8 .

4 7 兆瓦,其热回收 率为75%, 则可 回收 蒸汽为4

9 .

9 吨 /小 时.这个蒸汽的量 相当日产

5 0

0 吨新闻纸机干燥部对蒸汽的需求,可大大节约生产成本.据说投资这套热 回收 的资 金,投产后6~1

4 月就 可收回.为了降低单位产能的消 耗,降低企业的生产成本,提高竞争能力,希望有条件实行热回收的企业认真考虑建立热回收 系统 .

4 半化学草浆的节能中国造 纸工业现有企业3500多家,其中具有现代化技术水平的只有100多家,其余均为中小企业.在这些中小企业 中,相当多的 企业是生产瓦楞原纸和箱纸板的,他们多用废纸为原料,也有相当多企 业配用部分自制 的半 化学 草浆.这种半化学浆和废 纸生 产的产品强度都 较好,产品有市场,企业也有效益.但这些企业污染严重,岌岌可危,随时都有关闭的可能.现在进口废 纸的资源有限,再想扩 大十分困难.为了保持瓦楞纸板的供 应,为了商 品经济的发展,我们要千方百计保持这些企业,并在环保和能源消耗方面有所改善.要保住半化学草浆的生 产要从两方 面着手,一要把生产半化学草浆的能耗降下来,现在半化学浆生产的企业多使 用蒸球生产,蒸煮成浆后 喷放,大量废热流散;

二要把污染降下来,半化学浆的蒸煮废液,不能实行碱 回收 , 大量排放,污染环境.现就 这两个问题的解决途径分述如下:4.1解决蒸煮汽耗问题西班牙S a i c a 纸厂,有4套年产

1 .

0 万 吨麦 草半化学浆 生产线,使用自制 的连蒸设备,生产的半化学浆掺用30%~40%于 瓦楞原纸 生产,成纸质量 好,适应南 欧农副产品运 送12中华氓-

2 8 《

8 2

0 0

7 3 F

8 ~ ] 到北欧、西欧对瓦楞 纸板的要 求,企业得到巨大 发展,从年产10万~2

0 万吨,发展到8

0 万吨.由于 这4 套半 化学浆生产量太小,现已停 产 多年 . 这4套设备全卖给中国了,3套在 山东临清银河纸 业,1套在河 南.在银河纸业 的3套运 行正常,各种消耗均已达 到西班牙水平,因麦 草资源问题,现已改 用棉秆生产,也很正常.各种消耗与性能如表4.表4半化学浆的吨浆消耗清水耗碱耗电耗汽得率项目米千克千瓦时吨% 参数3~4

5 0

2 2

0 ~2

6 0 o. 6-o. .

8 65~ 7o 它的能耗为什么如此低,主要 是:(1)常压蒸煮,间接 加热;

(2) 预浸用热的稀黑液,节约汽耗;

(3) 喷放加冷水,减少喷放大气热量流失.我们想要 节约能耗,应该推广这套技术与设备.4.2制浆废液的沼气发电制浆废水,原在西班牙就 利用厌氧发酵生产甲烷 ( 即沼气),4台制浆设备的废水经发酵后产生的沼气可用燃气轮机发电50兆瓦.当时银河集团引进 连蒸设备时未引进厌氧发酵技术,经过 几年的实践 后,还是认为应该走厌氧发酵这条路.2004年9月投入运行的三期中段 废 水处 理工程,3万米的废水经厌氧发酵后能产生3万米,的沼气,用于发电,每天能发电1200千瓦时,经济效益6000元.根据国家 七五 、 八五 科技发展规划,1989年5月 在辽阳造纸厂进行的厌氧发酵中试 的结果表明,厌氧发酵的路子也是成功的.该中试 运行了将 近一年,使用半化学稻草浆废液.试验结果为:每吨半化学浆废液可产生COD5

4 6.

6 千克,每千克COD可产生沼气0.45米.以此计算,一个年产10万吨瓦楞纸厂(适合全 国中小型纸厂),用一半废纸、一半半化学浆生产瓦楞原纸,则:每年可产生COD: 5. 0*0 .

5 4

5 6 =2.

7 2

8 ( 万吨)沼气的产生量:2.

7 2 8*1

0 *0.

4 5 -8

5 9.

3 ( 万米3'

这个沼气产 生量足够1.72万户农家生活用气量 , 如果走这条路子,可解决农业人口的 生活用气问题 . 国家 要重视这个开发,这是一举三得 的事,一可以解决农业秸秆的出路 , 增加农业收入;

二可以解决农村能源,提供农民生活用气;

三可以解决国民经济发展对瓦楞纸板包装材料的需求.应认真研究,如果可行的话,应大力推广.5现代化造纸企业的节能一个现代化造纸企业技术是先进的,物耗和能耗是维普资讯 http://www.cqvip.com 低的,环境保护是良好的.这是从总体上是如此.但是一个现代化企业的设备系统是庞大复杂的,用电用汽也是多种多样 的,并非无用武之地,也是大有作为的.宁波中华纸业是我国最 大纸板生产企业,是行业的排头兵.在政府号召节能活动中,他们领导重视,定出节能目标 , 层层分解落实,奖惩分明,调动群众积极性,取得辉煌的成果,这就 证明先进 的大 型企 业对 于节能 也是大 有作为 的. 他们的成果有 : 对 电厂 的二 号炉,实行变频 改造 , 节电5l0/0;

对一号炉,实行变频改造 , 节电30%;

对煤场二台桥式抓斗进 行变频改造,节电3

9 0 /

0 { 三号冷却塔的风机 进行变频改造,电2

5 %;

对14条35千瓦 电缆 线路的功 率因数进 行调整,降低线路损耗960千瓦时;

改造空压机的运行模式,节电5

0 万千瓦时;

优化冷却水 的控制,年节约860万千瓦时;

改造

2 3 号纸机的照明系统 , 节电30千瓦时等等.以上成果 说明,节能要从技术进步方面进行革新,也要从管理方面发动群众,有用电用 汽的地方查查有无节约的空 间,要有就应该进行改造 , 积少成多,成果也是十分显著的.6远望未来,................