制漿造紙蒸發溫水余熱的回收利用

溫永賢 伍俊見 徐昌寶

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·余熱回收利用·

制漿造紙蒸發溫水余熱的回收利用

溫永賢 伍俊見 徐昌寶

(廣西農墾集團華墾紙業有限公司,廣西來賓，546128)

通過對制漿造紙生產工藝用能的分析,冬季二級泵房供水溫度不到20℃,與正常供水溫度25～30℃相比相差5～10℃,造成冬季整個生產系統能耗高。而堿回收蒸發板式冷凝器產生的溫水(水溫45～50℃)大部分通過冷卻塔進行冷卻降溫至30℃以下再循環使用,溫水的余熱散發到大氣中,造成余熱損失,且增加循環水站冷卻塔系統能耗。現提出蒸發溫水余熱回收利用的一種方式,將蒸發溫水回流到二級泵房清水池,提高冬季生產用水水溫,降低生產能耗,節能減排效果顯著。

制漿造紙；蒸發溫水；余熱回收；循環利用；節能減排

目前在多數制漿造紙企業,只有部分堿回收蒸發溫水回用到制漿洗漿機噴淋水系統和堿回收苛化系統,大部分冷卻水余熱一般通過冷卻塔散發到大氣中,沒有得到有效的利用,造成了能源浪費[1-3]。若能對該部分排放掉的余熱加以回收利用,則可大大減少冬季工藝能源消耗,提高能源利用效率[4- 6]。

1 實施背景

廣西農墾集團天成紙業有限公司堿回收蒸發工段板式冷凝器的1200～1300 m3/h來水由循環水站供給,板式冷凝器產生的350～500 m3/h冷卻水(水溫45～50℃)送制漿漂白工段洗漿和苛化工段使用；650～800 m3/h回流到循環水站熱水池,經熱水提升泵送至冷卻塔冷卻降溫到25～32℃后,反復循環使用。大部分冷卻水余熱通過冷卻塔散發到大氣中。冬季生產時水溫較低,其他需用工藝熱水的系統使用蒸汽將水加熱提高溫度至25～30℃,導致冬季整個生產系統能耗高。工藝流程圖如圖1所示。

原冷卻塔冷凝排空方式能源浪費大,不利于能源綜合利用[7-9]。筆者對此現狀進行節能改造,利用蒸發溫水回流(自流)到二級泵房清水池,再泵送供整個生產用水,實現冬季蒸發溫水余熱的回收利用，提高能源利用效率,降低企業生產能耗,提高企業的競爭力。

2 原生產用水供水參數及蒸發溫水余熱參數

2.1 二級泵房供生產用水負荷

二級泵房供水總裝機容量為660 kW,改造前正常生產供水量1400～1600 m3/h,需開1臺工頻控制供水泵和1臺變頻控制供水泵,運行功率330～440 kW,設備參數如表1所示。

蒸發循環水站總裝機容量為1284 kW。改造前正常循環冷卻水量1200～1300 m3/h,需開1臺冷水提升泵和1臺熱水提升泵,2臺冷卻風機,運行功率約642 kW,設備參數如表1所示。

圖1 改造前工藝流程簡圖

圖2 改造后工藝流程簡圖

表1 二級泵房及蒸發循環水站設備參數表

2.2 供水參數及蒸發溫水余熱參數

與夏季相比,冬季二級泵房供水水溫溫差達10～15℃,冬季的工藝生產能耗遠比夏季消耗大。供水參數及蒸發溫水余熱參數詳見表2。

表2 原供水參數及蒸發溫水余熱參數表

3 余熱回收利用改造方案

3.1 蒸發循環水站

利用蒸發板式冷凝器產生的冷卻水(水溫45～50℃),除約350～500 m3/h送制漿漂白工段洗漿和苛化工段用外,其余約650～800 m3/h回流至二級泵房吸水井或清水池,提高二級泵房供生產用水溫度,預計可提升溫度約8～10℃。冬季生產用水水溫提高后,有利于原料場蔗渣濕法堆垛糖分發酵轉化,釋放出有機酸和高濃度的COD,同時也可提高蔗渣噴淋水流入厭氧系統的水溫,降低厭氧能耗。冬季溫水全部回用后,為了確保蒸發所需的冷卻水用量,原有補充水管為DN200的管補水能力不足,需從供水總管增加接補充水管(DN450)至循環水站清水池,合計總補水量達1300 m3/h以上。這樣不需運行4臺循環水站冷卻塔風機(55 kW)及2臺溫水提升泵(132 kW)。夏季氣溫高時,如二級泵房供生產用水水溫超過30℃,則回流至二級泵房的熱水送進清水池自然散熱降溫；若水溫仍超過30℃,則部分蒸發溫水需經冷卻塔進行降溫,冷卻塔風機開機臺數可明顯減少,達到節能降耗的目的。

3.2 二級泵房供生產用水

因冬季蒸發溫水全部回流到二級泵房吸水井,需增加650～800 m3/h的供水量,總供水量達2050～2400 m3/h,二級泵房需開1臺工頻控制供水泵和1臺變頻控制供水泵，自動調節可滿足生產用水量,冬季水溫可提升到20～30℃。這樣整個生產用水的水溫提高了,與整個生產系統需用蒸汽加熱提高水溫的工藝系統相比,大大減少了蒸汽能耗。例如：鍋爐除鹽水,鍋爐和堿爐蒸汽消耗約100 m3/h,生產用水溫度提升8～10℃后,鍋爐除氧箱蒸汽能耗明顯減少。

改造后工藝流程如圖2所示。

4 改造后經濟效益分析

4.1 二級泵房供水溫升效益

預計直接需加熱的工藝用水約165 m3/h(其中堿回收爐除氧箱約100 m3/h,制漿稀黑液換熱器65 m3/h)。按二級泵房供水溫度提高8℃計算,則每小時節約能耗折標煤=4.2[kJ/(kg·℃)]×165(m3/h)×1000(kg)×8(℃)÷29260(kJ/kg)=189.47(kg)。則每天折標煤=189.47×24=4547.28 kg≈4.55 t,每月可節約標煤136.5 t。按840元/t標煤計,每月可節約136.5×840=114660元≈11.47萬元。

4.2 循環水站節約電耗

改造后,冬季(11月～次年4月)無需使用循環水站1臺熱水提升泵(132 kW)和2臺冷卻風機(55 kW/臺)，則每月節約用電：(132 kWh+55 kWh×2)×0.65×24 h×30天×0.5元/kWh=56628元≈5.66萬元。

4.3 二級泵房增加電耗

二級泵房增加供水量1200～1300 m3/h,需開2臺供水泵(220 kW/臺),原開的1臺工頻控制、1臺變頻控制供水泵基本滿負荷。按增加1臺供水泵(220 kW)計,每月增加電耗：

220 kWh×0.65×24 h×30天×0.5元/kWh=51480元≈5.15萬元。

4.4 改造后節能效益

綜上知，改造后每月可節約能耗費用約11.98萬元,按冬季5個月計，每年可節約59.9萬元。夏季及冬季其他工藝用水節約能耗未計算節約費用。

5 結 語

通過此技術改造,冬季蒸發溫水余熱得到充分利用,降低工藝生產余熱向環境中排放,夏季也可降低能源消耗。不僅節約標煤量,同時較大程度地減少碳排放量,減少了熱污染,有利于環保。對企業節能減排、提高企業的競爭力有重要意義。

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(責任編輯：劉振華)

Reuse of Waste Heat of Warm Water Produced at Evaporation Stage of Alkali Recovery Plant

WEN Yong-xian*WU Jun-jian XU Chang-bao

(GuangxiNongkenGroupHuakenPaperCo.,Ltd.,Laibin,GuangxiZhuangAutonomousRegion, 546128)

The analysis of pulp and paper production process indicated that, the temperature of water supplied from secondary pumping station is lower than 20℃ in winter. It is 5～10℃ lower compared with the water temperature 25～30℃ in summer, which causes the whole production systems at high energy consumption in winter. On the other hand most of the warm water generated from plate heat exchange in the alkali recovery plant was recycled after cooling down to lower than 30℃, it also causes the lose of water heat and increasing energy consumption of (water temperature 45～50℃) the circulating water station cooling tower system. This paper suggested the waste water from evaporation stage back into the clear water reserviors of secondary pumping,to improve the production water temperature in winter, reduce production energy consumption．

pulp and paper; warm water evaporation; waste heat recovery; recycling; energy conservation and emissions reduction

溫永賢先生,工程師；主要從事甘蔗渣制漿造紙的生產、節能環保和廢水處理等技術工作。

2016- 05-20(修改稿)

TS7;X793

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2016.11.013

(*E-mail: 512505986@qq.com)