某造紙企業能效提升項目技術經濟分析

陳志剛　馬軍　張杰

摘 要：造紙企業的能源消耗主要在是蒸汽和電力。本次能效提升項目為PM6紙機真空系統優化和污泥焚燒爐背壓節能改造，總投入資金約5005萬元，通過這些已經實施的方案后，節電15967.68萬kWh/年，每年可節約費用9580.6萬元，具有良好的環境效益和經濟效益。

關鍵詞：造紙;能效提升;技術經濟

造紙工業是一個與國民經濟發展息息相關的重要產業，紙及紙板的消費量增長速度一般與其國民生產總值增長速度同步，是國際上共認的“永不衰竭”的工業。在目前的主要造紙漿種中，廢紙紙漿已位居首位[1]。造紙工藝過程中主要的能源消耗是電力和蒸汽[2]，因此，造紙企業能效提升的關注點也主要在蒸汽和電力供應系統中。

1 廠區現狀及能源消耗

1.1 廠區現狀

廠區主要產品有單面涂布灰底白紙板等，統稱涂布紙板;以商品木漿和廢紙為主要原料，經碎解、除渣、粗篩、精篩、疏解等漿制備工藝過程，成為可以利用的廢紙漿和木漿，再經各流送系統進入紙機抄造，經紙頁成型壓梓、烘干、施膠、壓光、涂布等造紙工藝過程，成為各類白紙板產品。

根據企業現場的生產工藝及布置情況，總體可分為備漿處、造紙處、化工處、產品整理處、公用工程（包括熱電廠、焚燒爐、水環處等），企業PM6（6#紙機）、PM4（4#紙機）主要生產工藝流程基本一致。

1.2 蒸汽供應系統

企業在生產過程中需要使用大量的蒸汽，根據生產工藝要求，需要使用2種壓力等級的蒸汽，蒸汽壓力分別為1.6MPa、0.58MPa。企業裝備有二臺300t/h高溫高壓循環流化床鍋爐，鍋爐產生的高壓蒸汽送汽輪發電機發電，企業裝備有二臺抽汽式汽輪機組，功率為60MW/臺，汽輪機組有二級抽汽口，一級抽汽口蒸汽壓力為1.7MPa，二級抽汽口蒸汽壓力為0.6MPa。

為了解決日益增多的造紙污泥對企業發展的制約，企業于2014年建成兩臺污泥焚燒爐，并配置兩臺余熱鍋爐。

焚燒爐配置的130t/h余熱鍋爐產生的5.3MPaG、485℃蒸汽經減溫減壓至1.9MPaG、300℃中壓蒸汽和0.9MPaG、220℃低壓蒸汽，直供4號紙機。PM4紙機用汽不足部分由熱電廠和外購汽補充供應。

1.3 供電系統

企業用電由寧波220kV江南變和廠內自備熱電廠供應，熱電廠兩臺60MW自備發電機各通過全封閉母線連接至主變，經主變升壓后接入電廠內35kV母線。

廠區現有126臺變壓器，高壓側都是35kV，低壓側有6kV、720V、420V三種。其中PM6配置有66臺變壓器，PM4配置有60臺變壓器，PM6和PM4的供配電系統相對獨立。造紙車間和制漿車間的高壓用電系統是單級電壓，分別從35kV線引入各配電所，由配電變分別降壓后向6kV和690V廠用母線供電。

紙機低壓廠用電系統通過連接在35kV高壓廠用電系統經35/0.42kV變壓器向400V低壓負荷供電。電容補償的情況：熱電廠在35kV母線配置有靜電補償電容器二組（8Mvar和15Mvar），當一臺發電機停役檢修時視系統輸入功率因數情況（要求大于0.90）投入運行。

2 改造方案技術經濟分析

方案一：污泥焚燒爐背壓節能改造

污泥焚燒爐通過減溫減壓直接供汽改為經背壓機組發電供汽，發電機功率2.0萬kW，年運行330天，年可發電1.5億kWh。

（1）技術可行性評估

背壓機組是熱電聯合生產運行的機組，熱電聯產使能源得到合理利用，是節約能源的一項重要措施。在眾多的汽輪發電機組中，背壓機由于消除了凝汽器的冷源損失，在熱力循環效率方面是最高的，從而降低了發電煤耗、節約能源，故而得以廣泛應用[3]。因此，技術上可行。

（2）能源環境可行性評估

該方案投入使用后，會減低企業的排放，同時由于該方案有較好的節電效果，減少企業能源消耗，具有很好的環境效益。

（3）經濟可行性評估

該方案總投資約為5000萬元。方案實施后節約費用估算：

發電機功率2.0萬kW，年運行330天，年可發電1.5億kWh。電價為0.6元/kWh計算，年可節約電費9000萬元。內部收益率IRR為46%。

該方案的其他經濟指標見下表。

該方案內部收益率遠大于行業基準收益率，可行。

方案2：PM6真空系統優化

系統優化停用2臺550kW真空泵，原設計：每張毛布2臺真空泵，改善后：每兩張毛布使用3臺真空泵，目前在滿足現有的系統真空情況下，壓榨毛布真空泵已有2臺停用。

（1）技術可行性評估

真空泵工作時其吸氣口與被抽真空容器或真空系統主抽泵相接。這種真空泵的轉子與轉子之間、轉子與泵殼之間互不接觸，間隙一般為0.1-0.8毫米;不需要用油潤滑。轉子型線有圓弧線、漸開線和擺線等。漸開線轉子泵的容積利用率高，加工精度易于保證，故轉子型線多用漸開線型。羅茨真空泵的轉速可高達3450-4100轉/分;抽氣速率為30-10000升/秒;極限真空：單級為6.5×102帕，雙級為1×103帕。因此，技術上可行。

（2）能源環境可行性評估

該方案投入使用后，對環境不會造成影響，同時由于該方案有較好的節電效果，減少企業能源消耗，具有很好的環境效益。

（3）經濟可行性評估

該方案總投資約為5萬元。方案實施后節約費用估算：

單臺真空泵功率為550kW，每天可節降電耗約24h*560kW=13440度，年節降電耗=13440度/臺×30天×2臺×12月=967.68萬kWh

電價為0.6元/kWh計算，年可節約電費580.6萬元。因此，投資效益很好。

3 結論

本次能效提升項目總投入約5005萬元，年節約用電預計15967.68萬kWh，每年可節約費用9580.6萬元，取得了良好的環境效益和經濟效益。

參考文獻：

[1]劉洪斌、王松林、張瑞霞.造紙節能減排技術[M].化學工業出版社，2010.

[2]王慶一.能源效率及其政策和技術（上）[J].節能與環保，2001，（06）： 11-14.

[3]林君.造紙企業能源效率評價體系研究[D].2013.