PDF《制浆工业的热电联产及相关的重大技术发展》

2 纸厂热电联产能源原理 以煤为燃料的发电技术,目前正在进行巨大的改 革,重点是开发燃气-蒸汽的联合循环发电.其基本 原理是利用燃气轮机进一步提高介质温度;

蒸汽轮机 可以降低排气温度,这样可以大幅提高发电效率. ? 热电联产 ? 收稿日期:2007-01-09(修改稿) 作者简介:杨懋暹先生, 教授级高工;

中国造纸学 会常务理事兼学术委员会 主任,北京造纸学会顾问. ?57? 专题论坛 《中国造纸》2007 年第

26 卷第

7 期 发电效率理论计算见下式 [3] : ηC=1C T2 / T1 式中:T1 为热源燃气温度,T2 为冷源蒸汽排气温 度,这种热电联产示意见图 1. 目前这种发电方式已有商业运行,称为 IGCC 系统.今后,纸厂的热电联产开发也应走这条路,不是 燃烧黑液直接发电,而是将黑液气化再用燃气轮机利 用高温介质发电,燃气轮机的排气温度约 500℃,再 用这种余热产生高压蒸汽进一步发电.这种燃气轮 机-蒸汽轮机的联合循环发电的效率可比直接燃烧黑 液提高 1~2 倍[4-6] ,见图 2. 在这项新技术中,关键是黑液的气化技术,目前 已列入美国造纸工业

2020 年议程 [6] ,并在美国能源 部的经济支持下进行. 黑液气化过程为:黑液→干燥→焦化→气化 美国的一项生化物质的蒸汽重整技术应用在中温常 压缺氧的流化床中,焦化碳与蒸汽接触产生如下反应 上式生成物 CO 再与 H2O 接触,发生如下反应 采用这种技术,焦化碳在缺氧和吸热的反应中生 成富含 60% H2 的气体,其发热量为 1.3*104 kJ/m3 , 用这种气体燃烧,汽轮机产生高温气流发电.这项技 术目前在北美和欧洲几家工厂进行中试取得良好效 果,有可能在今后 15~20 年商业化.不远的将来一个 浆厂的发电量可比现在提高 1~2 倍,且很可能未来木 浆厂的产品不仅是纸浆,还有电.

3 中国造纸工业的热电联产发展前景 据中国年鉴统计资料表明,在30 个制造业中, 造纸工业的能耗位于黑色冶金业、化工制造业、非金 属制造业、石油煤焦业、有色金属业、纺织业之后, 居第

7 位.在电耗方面排序基本同上,只是退居第

8 位.在30 个制造业中,仅造纸业能利用废料生产能 源.表1为近年来我国有碱回收纸厂的自产能源和耗 能情况,不包括纸厂外购煤炭发电的情况.从表

1 看出,近年来我国碱回收量逐年增加,以此推算的自产 能源量也逐年增加.2001 年自产能源占总消耗能源的 9.7%,到2003 年就上升到 12% [7-8] .尽管这个数字 很小,但它是增长的.随着规模的逐渐扩大,中国浆 厂自产能源的条件越来越具备,自产能源的比例也会 越来越高.

4 建议现代黑液气化技术正在北美、欧洲进行中试,据 说北美有些老式汤林逊炉已经老化,这些老化的汤林 逊炉可能先行采用气化技术,为利用黑液发电带来革 命性的技术进步. (1) 中国是个造纸大国,要不失时机地追赶国际 先进技术,把黑液气化技术纳入国家高新技术发展计 划,国家给予必要的资金支持,由有关院校和科研单 位、生产企业组成攻关小组进行攻关. (2) 从某种意义上讲,这一先进技术更适合于非 木材原料制浆黑液的回收.一是因为非木材原料的黑 液难于浓缩到 75%的浓度,而黑液气化技术只要求黑 液浓度到 60%,非木材原料蒸煮黑液可以达到这个浓 度;

二是硅干扰使非木材原料蒸煮黑液碱回收率难以 达到木浆的水平,而黑液气化技术生成的硅酸钠很容 易从碳酸钠溶液中分离除去;