造紙行業(yè)是我國重點(diǎn)耗能行業(yè)之一,煤炭和電力消耗占總能耗的80%以上。作為廣東省重點(diǎn)耗能行業(yè),廣東省造紙行業(yè)的節能工作一直走在全國先列,企業(yè)的能耗水平基本優(yōu)于《制漿造紙單位產(chǎn)品能源消耗限額》( GB31825-2015) 的限額指標,重點(diǎn)企業(yè)達到新建、擴產(chǎn)制漿造紙生產(chǎn)企業(yè)的能耗準入值指標的有50%左右,還有相當一部分企業(yè)達到先進(jìn)值的水平。
文從廣東省內20家企業(yè)的39條生產(chǎn)線(xiàn)的能耗情況進(jìn)行研究。該20家企業(yè)代表性強、產(chǎn)量大,生產(chǎn)的產(chǎn)品包括: 瓦楞芯紙、箱紙板、涂布白紙板、新聞紙、灰紙板、白卡紙、文化用紙及生活用紙,涵蓋了廣東省造紙行業(yè)的典型紙種。
通過(guò)對廣東省各典型紙種的直接生產(chǎn)系統的能源結構進(jìn)行分析,可以看出,造紙企業(yè)的能耗主要集中在造紙系統,尤其是烘干部分。
企業(yè)在節能技改方面主要有以下幾個(gè)方向:
網(wǎng)部真空系統改造,采用透平真空泵取代水環(huán)真空泵
現代的紙機都是利用真空幫助紙頁(yè)脫水的,因此真空系統是一臺紙機的重要組成部分。一臺紙機上有多個(gè)真空度要求不相同的真空元件需要連接到真空系統。如果選用水環(huán)真空泵組建真空系統,往往把一些真空度相近點(diǎn)合并后,根據不同的真空度選用多臺水環(huán)真空泵來(lái)組建真空系統。
如果選用透平風(fēng)機組建真空系統,則只需一臺或兩三臺透平風(fēng)機,就可以組建較大型紙機的真空系統。兩者相比,用透平風(fēng)機的集成度較高,比較節省安裝空間,且由于其特殊的結構,能夠產(chǎn)生強勁、穩定的真空作用,用于大型造紙機的真空設備,具有明顯的節能效果。但其結構復雜、投資較大,操作及維護要求較高, 導致前幾年透平真空泵的普及率較低。
目前,多級離心式透平機具有可同時(shí)產(chǎn)生多種真空度,抽吸量大、真空度大小可調節,適應性強,調節范圍寬,高溫氣體可回收再利用,具有高效率、低能耗、穩定可靠的特點(diǎn),使其得以在造紙行業(yè)廣泛應用。
用透平風(fēng)機取代水環(huán)真空泵,可減少真空設備裝機容量30%~40% ,降低單位產(chǎn)品真空系統電耗,可降低單位產(chǎn)品真空系統電耗的20%左右。
造紙壓榨部靴壓改造
造紙機的脫水關(guān)鍵部件是壓榨部,其最佳壓榨形式為靴式壓榨。通常情況下對于不同紙種,紙幅離開(kāi)壓榨時(shí)的干度每提高1% ,干燥部蒸汽消耗量降低約5% 。經(jīng)過(guò)靴式壓榨的紙幅干度較常規壓榨能提高3% ,靴式壓榨由于壓區寬,脫水時(shí)間長(cháng),脫水能力強,出紙干度可大幅提高,可節約干燥用蒸汽。靴式壓榨還可提高紙頁(yè)松厚度及紙板的挺度。靴式壓榨允許壓榨部使用較少的壓區數量,甚至一個(gè)壓區,特別適合高速紙機。靴式壓榨取代傳統的大輥壓榨,可以提高紙頁(yè)壓榨的干度,降低后續干燥工段的能耗,并且提高車(chē)速,提高紙機的生產(chǎn)能力。有個(gè)別大企業(yè),采用兩道靴壓來(lái)取代傳統壓榨,提高壓榨部脫水能力,提高紙機效率。
針對靴式壓結構復雜、運行成本高等缺點(diǎn),造紙機械生產(chǎn)商進(jìn)行一些改造,目前主要有超薄靴板、軟靴壓、靜壓下的長(cháng)時(shí)間寬壓區靴壓脫水等技術(shù)。
紙機氣罩熱能回收利用
封閉式氣罩作為氣流組織與空氣處理的關(guān)鍵設備,在紙機的運行中有重要地位。封閉式氣罩的效率直接影響到紙機的正常運行。蒸汽作為氣罩的熱媒,蒸汽加熱后變?yōu)槔淠芍貜脱h(huán)利用。如蒸汽氣罩排放的濕熱蒸汽直接排放,余熱不能實(shí)現回收再利用,將造能熱能的浪費,和能源成本的上升。由于氣罩排放的濕熱氣體中含有大量的紙屑、紙毛,傳統的管式熱回收裝置容易造成堵塞。
目前,新研發(fā)的板式換熱器和系統模塊化的設計,可解決氣罩排放的濕熱氣體內含有大量的紙屑、紙毛和水分等問(wèn)題,并利用紙機干燥部通風(fēng)系統所排出攜帶水蒸氣的熱空氣余熱用來(lái)加熱送風(fēng)。不但解決了紙毛堵塞的問(wèn)題,還可以節省能源。由于新空氣溫度增加,降低了其水蒸氣的飽和度,從而增加了空氣的“吸水潛力”,從而降低氣罩部分新鮮蒸汽的使用量。
造紙干燥部蒸汽冷凝水回收技術(shù)
熱泵蒸汽冷凝水系統是優(yōu)化紙機烘干部冷凝水排放和紙機烘干部尾汽回用裝置,通過(guò)對熱泵系統的改造,回收系統排出的高溫冷凝水,可最大限度地利用冷凝水的熱量,提高紙機干燥部的效率,節約用水,達到節能降耗目的。
冷凝水回收系統大致可分為開(kāi)式回收系統和閉式回收系統兩種:
(1) 開(kāi)式回收系統是把冷凝水回收到鍋爐的給水罐中,在冷凝水的回收和利用過(guò)程中,回收管路的一端敞開(kāi)向大氣,即冷凝水的集水箱敞開(kāi)于大氣。
冷凝水的壓力較低,靠自壓不能達到再利用場(chǎng)所時(shí),利用高溫水泵對冷凝水進(jìn)行壓送。這種系統的優(yōu)點(diǎn)是設備簡(jiǎn)單,操作方便,初始投資小; 但是系統占地面積大,所得的經(jīng)濟效益差、對環(huán)境污染較大,且由于冷凝水直接與大氣接觸,冷凝水中的溶氧濃度提高,易產(chǎn)生設備腐蝕。這種系統適用于小型蒸汽供應系統,冷凝水量較小,二次蒸汽量較少的系統。使用該系統時(shí),應盡量減少二次蒸汽的排放量。
(2)閉式回收系統是冷凝水集水箱以及所有管路都處于恒定的正壓下,系統是封閉的。
系統中冷凝水所具有的能量大部分通過(guò)一定的回收設備直接回收到鍋爐里,冷凝水的回收溫度僅喪失在管網(wǎng)降溫部分,由于封閉,水質(zhì)有保證,減少了回收進(jìn)鍋爐的水處理費用。其優(yōu)點(diǎn)是冷凝水回收的經(jīng)濟效益好,設備的工作壽命長(cháng),但是系統的初始投資相對大,操作不方便。在開(kāi)式和閉式回收系統中,人們越來(lái)越認為閉式回收系統是一種較為理想的回收方式,其投資在日后使用中能得到有效回收,所以,被廣大廠(chǎng)家和研究單位采用和研究。
通過(guò)對20家造紙企業(yè)的能源結構進(jìn)行分析可以看出,造紙企業(yè)的能耗主要為造紙的蒸汽消耗部分。廣東省造紙企業(yè)經(jīng)過(guò)近十多年的不斷技術(shù)改造,提高企業(yè)能效,大部分企業(yè)的單位產(chǎn)品能耗達到國內先進(jìn)水平,提高造紙干燥部的能效,減少蒸汽用量將是“十四五”期間造紙企業(yè)降低能耗的重要路徑,企業(yè)需對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行更精細的管理,挖掘更多的節能潛力。(文章來(lái)源:造紙科學(xué)與技術(shù))