我國(guó)造紙工業(yè)能耗的發(fā)展變化與現(xiàn)狀分析

劉秉鉞

(大連工業(yè)大學(xué),遼寧大連,116034)

我國(guó)造紙工業(yè)能耗的發(fā)展變化與現(xiàn)狀分析

劉秉鉞

(大連工業(yè)大學(xué),遼寧大連,116034)

宏觀分析了我國(guó)造紙工業(yè)的能耗發(fā)展變化情況,噸紙標(biāo)準(zhǔn)煤能耗從 1985年的 1.76 t,降低到2007年的 0.46 t;微觀分析了我國(guó)不同紙機(jī)的能耗,不同原料、不同制漿設(shè)備、不同制漿方法的化學(xué)漿能耗,以及高得率漿和廢紙漿的能耗。

能耗;造紙工業(yè);節(jié)能減排

節(jié)能減排是我國(guó)政府“十一五”期間宏觀調(diào)控的重要內(nèi)容。雖然造紙行業(yè)未被列入 “高能耗、高污染”的六大行業(yè)中,但節(jié)能減排仍是造紙行業(yè)一項(xiàng)重要和緊迫的工作,也是一項(xiàng)必須承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任。造紙行業(yè)是耗能較大的工業(yè),對(duì)煤炭和電力的需求較大,因此,能否降低造紙工業(yè)的能源消耗成為造紙工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

1 我國(guó)有關(guān)能源的政策法規(guī)

1997年 11月 1日第八屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第 28次會(huì)議通過了“中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法”,以法律的形式確立了全社會(huì)節(jié)約能源。規(guī)定了節(jié)能管理,合理使用能源,節(jié)能技術(shù)進(jìn)步和相關(guān)的法律責(zé)任。這是我國(guó)第一部對(duì)能源節(jié)約的法律。

2006年 8月 6日發(fā)布的 “國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定”使社會(huì)各個(gè)行業(yè)開始認(rèn)識(shí)到節(jié)能工作的重要性和緊迫性。該決定強(qiáng)調(diào)應(yīng)該用科學(xué)發(fā)展觀的思想統(tǒng)領(lǐng)節(jié)能工作,加快構(gòu)建節(jié)能型產(chǎn)業(yè)體系,著力抓好重點(diǎn)領(lǐng)域 (鋼鐵、有色金屬、煤炭、電力、石油化工、化工、建材)的節(jié)能,大力推進(jìn)節(jié)能技術(shù)進(jìn)步,主要目標(biāo)是到“十一五”期末,萬元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值 (按 2005年價(jià)格計(jì)算)能耗下降到 0.98 t標(biāo)準(zhǔn)煤,比“十五”期末下降 20%左右。重點(diǎn)行業(yè)主要產(chǎn)品單位能耗總體達(dá)到或接近本世紀(jì)初國(guó)際先進(jìn)水平[1]。這個(gè)決定體現(xiàn)了國(guó)家對(duì)國(guó)內(nèi)節(jié)能工作的強(qiáng)調(diào)和重視。

2007年 4月 27日,溫家寶總理在全國(guó)節(jié)能減排工作電視電話會(huì)議上講話——“高度重視、狠抓落實(shí),進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)能減排工作”(以下簡(jiǎn)稱《講話》)的發(fā)表,使全國(guó)上下進(jìn)一步加強(qiáng)了節(jié)能減排力度。《講話》中提出遏制高耗能、高污染行業(yè)過快增長(zhǎng),是推進(jìn)節(jié)能減排工作的當(dāng)務(wù)之急,也是當(dāng)前宏觀調(diào)控的緊迫任務(wù);并要加快淘汰落后的生產(chǎn)能力;全面實(shí)施節(jié)能減排重點(diǎn)工程,大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),全面推行清潔生產(chǎn);強(qiáng)化節(jié)能減排監(jiān)督管理力度等政策。這是我國(guó)走向綠色經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必由之路?？梢哉f,溫總理的《講話》使節(jié)能工作進(jìn)一步深化。2007年6月 3日,國(guó)務(wù)院又發(fā)布了《節(jié)能減排綜合性工作方案》 (以下簡(jiǎn)稱《方案》)。該 《方案》中,對(duì)有關(guān)節(jié)能減排的政策,激勵(lì)和約束機(jī)制都做出了明確的規(guī)定和要求。這也是我們實(shí)行節(jié)能減排工作的重要依據(jù)和最終目標(biāo)。

從這些政策可以看出,節(jié)能是各個(gè)行業(yè)擴(kuò)大發(fā)展的大趨勢(shì),自“十一五”規(guī)劃綱要制定以來,節(jié)能工作就成了我們走可持續(xù)發(fā)展之路、大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵所在。造紙行業(yè)作為耗能大戶,應(yīng)該在節(jié)約能源的方向上做出更大的努力。

2 我國(guó)造紙工業(yè)能耗發(fā)展變化

為了使造紙行業(yè)能夠節(jié)能,首先應(yīng)當(dāng)了解我國(guó)造紙行業(yè)的能耗發(fā)展變化情況。我國(guó)造紙工業(yè)所消耗的能源以外購為主,主要包括:原煤 (約占總能耗的73%)、外購電力 (約占總能耗的 23%)、天然氣、重油及蒸汽。

根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國(guó)能源年鑒》匯總的用于我國(guó)造紙及紙制品行業(yè)的能源消耗總量,根據(jù)《中國(guó)造紙年鑒》匯總的我國(guó)紙及紙板的產(chǎn)量,可以計(jì)算出我國(guó)紙和紙板的綜合能耗如表1所示,其發(fā)展變化情況見圖1。

表1 我國(guó)紙和紙板的綜合能耗

由表1可以看到,我國(guó)在 1985年每噸產(chǎn)品的綜合能耗為 1.76 t標(biāo)煤,遠(yuǎn)高于歐洲、美國(guó)及日本的0.6～0.8 t標(biāo)煤;可以說,那時(shí)我國(guó)的能源消耗水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于先進(jìn)國(guó)家。造成我國(guó)造紙行業(yè)綜合能耗高的原因:除管理水平外,主要包括能源結(jié)構(gòu)、原料結(jié)構(gòu)、企業(yè)規(guī)模、自產(chǎn)能源的利用、技術(shù)裝備等 5個(gè)方面。

圖1 我國(guó)紙和紙板的綜合能耗

2.1 能源結(jié)構(gòu)

國(guó)外造紙工業(yè)外購燃料以重油、天然氣為主,燃燒效率高,噸產(chǎn)品耗能少;國(guó)內(nèi)造紙企業(yè)燃料的構(gòu)成中煤炭約占 70%,用煤的品種多,而且我國(guó)煤的燃燒效率低,污染嚴(yán)重,尤其是劣質(zhì)煤。同時(shí)一次能源轉(zhuǎn)換成二次能源蒸汽及電力時(shí),如自備熱電站的熱電聯(lián)產(chǎn),其自身耗用能量即廠自用電率高達(dá) 15%～25%,大大高于國(guó)外燃油的用電率。另外還有大量的小造紙廠僅僅使用供熱鍋爐,沒有采用熱電聯(lián)產(chǎn),不能充分發(fā)揮燃煤的梯級(jí)利用效益。

2.2 原料結(jié)構(gòu)

原料結(jié)構(gòu)不合理,木材纖維原料比重小,非木材纖維原料比重大。表2列出了從 1985年到 2008年我國(guó)紙漿的消費(fèi)量及主要組成的相關(guān)數(shù)據(jù),圖2示出了原料組成的變化趨勢(shì)。1985年我國(guó)的木漿和廢紙漿所占的比重低,草漿等非木材纖維紙漿比重高。

圖2 我國(guó)歷年進(jìn)口木漿和廢紙漿所占比例以及國(guó)內(nèi)回收廢紙漿所占比例

2.3 企業(yè)規(guī)模

1985年我國(guó)有 4551家造紙企業(yè),平均年產(chǎn)紙及紙板 0.36萬 t;最大的企業(yè)規(guī)模僅為年產(chǎn) 15萬 t。由于大量的小企業(yè)存在,所以無法采用先進(jìn)節(jié)能裝備,無法裝備熱電聯(lián)產(chǎn)合理使用熱能與電能;甚至裝備不了化學(xué)制漿必不可少的堿回收設(shè)備,從黑液中回收堿與熱能都達(dá)不到必要的經(jīng)濟(jì)規(guī)模,在浪費(fèi)能源的同時(shí),還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。到 2002年我國(guó)有3500家造紙企業(yè),平均年產(chǎn)紙及紙板量為 1.08萬 t左右;年產(chǎn) 100萬 t的企業(yè)已有 2家,最大的企業(yè)規(guī)模為年產(chǎn) 111萬 t。到 2007年我國(guó)的造紙企業(yè)仍為3494家,平均年產(chǎn)紙及紙板量為 2.10萬 t;年產(chǎn) 100萬 t的企業(yè)已發(fā)展到 7家,最大的企業(yè)規(guī)模為年產(chǎn)443萬t。

2.4 自產(chǎn)能源的利用

自產(chǎn)能源在制漿造紙工業(yè)中是絕對(duì)不可低估的。因?yàn)閿?shù)量龐大的蒸煮廢液溶解了來自植物纖維原料50%左右的有機(jī)物質(zhì),樹皮及其他燃料的數(shù)量也很可觀。自給能力的高低說明了能源利用和能源節(jié)約的水平。為數(shù)眾多的中小型造紙企業(yè)對(duì)制漿廢液及其他“伴生能源”幾乎尚未利用。

2.5 技術(shù)裝備

1985年我國(guó)剛剛開始改革開放,國(guó)內(nèi)造紙企業(yè)的技術(shù)裝備大部分是 20世紀(jì) 50—60年代的水平,部分是 20世紀(jì) 60—70年代的水平,個(gè)別從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備,也是二手機(jī),是國(guó)外淘汰更新的舊設(shè)備。例如蒸煮工藝方面,以間歇蒸煮為主,而且 90%以上是蒸球;又如紙機(jī)中圓網(wǎng)紙機(jī)占 60%以上,幅寬多為2 m以下,抄速多在 200 m/min以下。由于行業(yè)技術(shù)裝備整體水平低,從而造成能源利用率低下。

進(jìn)入到 21世紀(jì)以后,我國(guó)的造紙行業(yè)有了很大轉(zhuǎn)變,噸產(chǎn)品的能源消耗漸漸降低,2000—2005年我國(guó)單位產(chǎn)品的能源消耗基本保持在 0.6 t標(biāo)煤,近幾年通過國(guó)家狠抓節(jié)能減排,我國(guó)造紙的能耗水平又有所降低,2007年單位紙和紙板的能耗達(dá)到 0.46 t標(biāo)煤。

具體分析不同紙機(jī)、不同漿種的能耗,并與歐洲 20世紀(jì)末的能耗水平進(jìn)行比較。

3 我國(guó)抄紙能耗的分析

3.1 不同紙機(jī)能耗的比較

筆者對(duì)我國(guó)國(guó)內(nèi) 5種不同紙機(jī)的能耗進(jìn)行了調(diào)查,考察范圍均是從紙料及各種助劑進(jìn)入抄紙車間開始,經(jīng)過打漿、調(diào)料、篩選、凈化,然后上網(wǎng)脫水、壓榨、干燥,直至完成整理為止。圓網(wǎng)紙機(jī)雖然設(shè)備比較落后,但生產(chǎn)管理比較嚴(yán)格,做到了全封閉零排放,噸紙耗水主要是干燥部蒸發(fā)和各類污泥廢渣帶水;其干燥部的烘缸罩屬于敞開式的。普通長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī),屬于國(guó)產(chǎn)紙機(jī),大約是20世紀(jì) 80年代水平,生產(chǎn)的膠版紙需要進(jìn)行表面施膠,其干燥部的烘缸罩屬于半封閉式的。水平夾網(wǎng)紙機(jī),2007年安裝,是目前世界上最先進(jìn)的新概念紙機(jī)之一,其壓榨部采用蒸汽箱,干燥部的烘缸罩屬全封閉式的。疊網(wǎng)紙板機(jī)是國(guó)產(chǎn)的比較先進(jìn)的紙板機(jī),其網(wǎng)部由四層長(zhǎng)網(wǎng)組成,干燥部的烘缸罩屬全封閉式的。涂布白紙板機(jī)是進(jìn)口的,采用機(jī)內(nèi)涂布方式,涂布后采用熱風(fēng)干燥,干燥部的烘缸罩屬全封閉式的。這 5種紙機(jī)的主要參數(shù)見表3。

表3中:

折標(biāo)煤 1(按當(dāng)量值):1 kWh=3596 kJ=0.123 kg標(biāo)煤

折標(biāo)煤 2(按等價(jià)值):1 kWh=0.334 kg標(biāo)煤(中國(guó) 2007年火電發(fā)電,以下相同)

紙機(jī)的熱效率η (%)按下式計(jì)算:

式中:Q供給——由動(dòng)力鍋爐供給的新鮮蒸汽送入的熱量,MJ;

Q有效——有效利用的熱量,MJ;Q有效按式 (1)計(jì)算:

式中:C水、C纖——分別為水和纖維的比熱容,kJ/(kg·℃);

m水、m纖——分別為進(jìn)入紙機(jī)干燥部的水和纖維的質(zhì)量,kg;

表3 我國(guó)不同紙機(jī)能耗對(duì)比

t1、t2——分別為紙料進(jìn)入和離開紙機(jī)干燥部的溫度,℃;

t3——烘缸罩內(nèi)排出的濕熱空氣的溫度,℃;

W—干燥 1 t紙所蒸發(fā)的水量,kg;

i″3—烘缸罩濕熱空氣中的水蒸氣在 t3時(shí)的熱焓值;kJ/kg;

i′1—濕紙頁中的水分在 t1時(shí)的熱焓值;

由表3可以看出,抄紙機(jī)的熱效率與烘缸罩的型式密切相關(guān),采用全封閉式烘缸罩,提高進(jìn)干燥部的新鮮空氣的溫度,減少進(jìn)干燥部的新鮮空氣量,對(duì)于降低散熱損失,提高紙機(jī)的熱效率是非常有利的。圓網(wǎng)紙機(jī)雖然管理比較嚴(yán)格,達(dá)到了白水的全封閉零排放,但由于紙機(jī)的結(jié)構(gòu)所限,干燥部基本屬于敞開式,所以熱耗很高,為 7.29 GJ/t紙,熱效率僅為 53%,相當(dāng)大的一部分熱能損失掉了。對(duì)于半封閉的普通長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī),通風(fēng)換氣的熱能得到了一定程度的利用,所需要的熱能為9.21 GJ/t紙,比起圓網(wǎng)紙機(jī),其熱耗高的原因是由于產(chǎn)品的品種是膠版紙,增加了表面施膠,不僅需要熬制淀粉膠,而且在干燥部,當(dāng)紙頁干度達(dá)到 85%左右時(shí)進(jìn)行表面施膠;盡管增加了對(duì)熱能的需求,但熱效率也得到了一定程度的提高,達(dá)到了55%。而世界上最先進(jìn)的水平夾網(wǎng)紙機(jī),采用了一系列的節(jié)能措施:烘缸罩全封閉,壓榨部采用蒸汽箱,通過利用烘缸回水的余熱,把壓榨部的紙料溫度提高到 40℃,進(jìn)而有利于壓榨脫水,使出壓榨部的紙頁干度提高到 48%,所以對(duì)熱能的需求很低,僅為 3.88 GJ/t紙,是圓網(wǎng)紙機(jī)對(duì)熱能需求的 1/2。其熱效率高達(dá) 64%。

紙板機(jī)的熱效率都比較高,進(jìn)干燥部的干度都達(dá)到 45%,疊網(wǎng)紙板機(jī)和涂布紙板機(jī)對(duì)熱能的需求分別為 5.18和 4.38 GJ/t紙;由于烘缸罩全封閉,紙板干燥所需用的新鮮空氣的量可以達(dá)到盡量地少,而且其中的熱量可以得到充分利用,所以其熱效率分別達(dá)到了 74%和 70%。

3.2 與歐洲造紙發(fā)達(dá)國(guó)家的抄紙能耗比較

表4為歐洲造紙發(fā)達(dá)國(guó)家在 20世紀(jì)末的抄紙能耗,原文獻(xiàn)中只給出了熱耗和電耗[5],為了便于與我國(guó)抄紙的能耗進(jìn)行對(duì)比,將其能耗分別折算為標(biāo)準(zhǔn)煤。熱能折算為標(biāo)準(zhǔn)煤是根據(jù):1 kg標(biāo)煤 =29308 kJ來折算的。電能折算為標(biāo)準(zhǔn)煤,按照兩種方法:

表4 歐洲造紙發(fā)達(dá)國(guó)家不同紙種的能耗

(1)折標(biāo)煤 1,按當(dāng)量值,即按照物理學(xué)電熱當(dāng)量,1 kWh=3596 kJ=0.123 kg標(biāo)煤來折算;

(2)折標(biāo)煤 2,按等價(jià)值,即按照中國(guó) 2007年火電發(fā)電,1 kWh=0.334 kg標(biāo)煤來折算。

由表4可以看出,水平夾網(wǎng)紙機(jī)生產(chǎn)新聞紙的能耗為 0.26 t標(biāo)煤/t紙,比起歐洲造紙發(fā)達(dá)國(guó)家的(以下簡(jiǎn)稱 “歐洲”)能耗 0.338 t標(biāo)煤 /t紙還要低,確實(shí)是世界最先進(jìn)的紙機(jī)。設(shè)備比較落后的圓網(wǎng)紙機(jī),只要管理嚴(yán)格,其能耗 0.368 t標(biāo)煤 /t紙也與歐洲的瓦楞原紙的能耗 0.361 t標(biāo)煤 /t紙相當(dāng)。普通長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)生產(chǎn)需要表面施膠的膠版紙時(shí),其能耗 0.523 t標(biāo)煤 /t紙,也在歐洲的未涂布非木纖維紙的 0.428～0.550 t標(biāo)煤 /t紙的范圍內(nèi)。

疊網(wǎng)紙板機(jī)屬于比較先進(jìn)的紙板機(jī),其能耗為0.320 t標(biāo)煤/t紙,比歐洲的硫酸鹽漿掛面紙板機(jī)的能耗 0.375 t標(biāo)煤 /t紙還要低;涂布白紙板機(jī)是我國(guó)新引進(jìn)的非常先進(jìn)的紙板機(jī),其能耗為 0.285 t標(biāo)煤/t紙,比歐洲的涂布木漿紙機(jī)的能耗 0.391 t標(biāo)煤 /t紙還要低很多。

4 我國(guó)制漿能耗的分析

4.1 化學(xué)法制漿

化學(xué)法制漿就是在一定的壓力和溫度下,通過加入一定的化學(xué)藥劑,將纖維原料中的木質(zhì)素溶出,使料片達(dá)到纖維分離點(diǎn)的制漿方法。根據(jù)使用化學(xué)藥劑的不同可以分為堿法制漿 (包括硫酸鹽法)、酸法制漿;根據(jù)生產(chǎn)是否連續(xù),可以分為連續(xù)蒸煮和間歇蒸煮;根據(jù)使用的蒸煮設(shè)備不同,可以分為蒸球、立鍋、橫管連續(xù)蒸煮器、立式連續(xù)蒸煮器 (卡米爾)等。筆者對(duì)我國(guó)采用不同原料,不同蒸煮方法,不同蒸煮設(shè)備的不同廠家制漿能耗進(jìn)行了調(diào)查。調(diào)查的范圍是從原料送入蒸煮工段開始 (不包括備料),至噴放后制得的含水粗漿 (稱為液體漿),包括蒸汽的熱回收。如果是漂白漿,后面還有漿料的洗滌、篩選和多段漂白。幾種不同制漿方法和不同制漿設(shè)備的能耗見表5。

由表5可以看出,同樣制得達(dá)到纖維分離點(diǎn)的粗漿,不同蒸煮設(shè)備的能耗差別較大,按照能耗由小到大的順序排列依次為:立式連蒸 <堿法立鍋 <酸法立鍋 <蒸球。

蒸球是 20世紀(jì)六七十年代的蒸煮設(shè)備,容積較小,蒸煮采用直接加熱,漿料噴放雖有熱回收,但能耗依然是最高的,達(dá)到 0.224 t標(biāo)煤 /t漿。酸法立鍋的蒸煮能耗為 0.203 t標(biāo)煤 /t漿,比堿法立鍋的蒸煮能耗 0.196 t標(biāo)煤 /t漿略高一點(diǎn),主要是由于蒸煮的周期比較長(zhǎng);但其漿的白度比較高,在后續(xù)的漂白工段可以把能耗降下來,所以可以認(rèn)為酸法和堿法的間歇立式蒸煮設(shè)備的能耗相當(dāng)。蒸煮采用直接加熱和間接加熱兩種方式,漿料噴放雖然有熱回收,但能耗依然較高?？谞栠B續(xù)蒸煮器是我國(guó)新引進(jìn)的最新的連續(xù)蒸煮設(shè)備,蒸煮結(jié)束后在器內(nèi)進(jìn)行黑液的提取和藥液的預(yù)熱,實(shí)現(xiàn)了“冷噴放”,熱能得到了充分的利用,其能耗僅為 0.092 t標(biāo)煤 /t漿;能耗比間歇蒸煮設(shè)備的低 50%。

表5 我國(guó)不同制漿設(shè)備、不同制漿方法制漿能耗的對(duì)比

表6 歐洲造紙發(fā)達(dá)國(guó)家 KP液體漿的熱耗與電耗[5]

傳統(tǒng)的洗選設(shè)備和 CEHP四段漂白,不僅避免不了可吸附有機(jī)鹵化物 AOX的產(chǎn)生,而且其能耗也比較高,達(dá)到 0.179 t標(biāo)煤 /t漿。氧脫木素-DD洗漿機(jī)-CDE0D1D2漂白是我國(guó)近年新引進(jìn)的比較先進(jìn)的洗選漂設(shè)備和工藝,不僅可以使污染負(fù)荷 (AOX的含量)大大降低,而且能耗也很低,僅為 0.102 t標(biāo)煤/t漿,相當(dāng)于傳統(tǒng)洗、選、漂的 57%。連續(xù)蒸煮配以新式的洗選漂工藝流程所制得的漂白漿的能耗為0.194 t標(biāo)煤/t漿,而間歇蒸煮和傳統(tǒng)洗選漂工藝流程配伍所制得的漂白漿的能耗為 0.375 t標(biāo)煤/t漿,降低了近 50%。

把我國(guó)的制漿能耗與歐洲制漿能耗進(jìn)行比較(見表6)。我國(guó)的馬尾松 KP漿的粗漿能耗為 0.375 t標(biāo)煤 /t漿,處在 “歐洲”的 KP液體漿 0.368～0.526 t標(biāo)準(zhǔn)煤/t漿區(qū)間下線,即便再加上黑液提取和備料的能耗,應(yīng)當(dāng)也在其區(qū)間內(nèi)。即我國(guó)的木漿制漿的一般能耗與歐洲造紙發(fā)達(dá)國(guó)家的能耗相當(dāng)。而我國(guó)新近建立的連續(xù)蒸煮,其粗漿能耗為 0.092 t標(biāo)煤/t漿,漂白漿能耗為 0.194 t標(biāo)煤 /t漿,在世界上也屬于先進(jìn)的水平,比起歐洲的闊葉木 KP液體漿能耗下降一半左右。

4.2 高得率漿

筆者調(diào)查了我國(guó)的 3種高得率漿:磨石磨木漿(SG W)、盤磨化學(xué)預(yù)處理堿性過氧化氫機(jī)械漿(P-RC APMP)、漂白化學(xué)預(yù)熱機(jī)械漿 (BCT MP),調(diào)查的范圍是從原料開始,到成漿為止,包括對(duì)漿的漂白。有關(guān)數(shù)據(jù)見表7。

第一種是磨石磨木漿 (SG W)。這種漿在國(guó)際上已有 100多年的歷史,在我國(guó)也有 50多年的生產(chǎn)歷史,是一個(gè)比較成熟的制漿工藝過程,在工藝和設(shè)備上沒有太大的改進(jìn),隨著紙漿強(qiáng)度性質(zhì)更好的化機(jī)漿的出現(xiàn),它處于停滯狀態(tài),并有逐漸被淘汰的趨勢(shì)。這種漿在夏季不需要熱能,在冬季只需要少量的熱能,表7的數(shù)據(jù)是冬季的熱耗,僅需要 0.024 kg標(biāo)煤/t漿,而對(duì)電能的需求非常高,需要 1485.49 kWh/t漿,按照等價(jià)值折合成標(biāo)煤為 0.520 kg標(biāo)煤 /t漿。與歐洲的 SG W(76°SR)的能耗 0.551～0.592 kg標(biāo)煤 /t漿比較,要略低一些,應(yīng)當(dāng)還是比較先進(jìn)的。

表7 高得率漿能耗對(duì)比

堿性過氧化氫機(jī)械漿 (APMP),漂白化學(xué)預(yù)熱木片機(jī)械漿 (BCT MP),由于具有得率高、印刷適性好、亮度與松厚度及光散射性組合理想等優(yōu)點(diǎn),可以改善紙頁成形,減少紙頁表面的微孔,加強(qiáng)纖維內(nèi)部的結(jié)合,提高紙張的松厚度,改善紙張的壓縮性能,穩(wěn)定紙張的尺寸等,是近 20年發(fā)展較快的化機(jī)漿,我國(guó)的這些化機(jī)漿也是近 10年從國(guó)外引進(jìn)的新漿種。制備這兩種漿的特點(diǎn)都是需要大功率的高濃盤磨機(jī)和木片擠壓疏解機(jī),這都是消耗電能很高的設(shè)備,而且在磨漿的過程,有很多的電能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能,所以如果做好熱能的回收利用,可以基本不使用,或者僅使用少量的熱能。我國(guó)的 P-RC APMP使用 1.324 GJ/t漿的熱能和 1830.02 kWh/t漿的電能,按照等價(jià)值折合為 0.656 t標(biāo)煤 /t漿;BCT MP使用 0.283 GJ/t漿的熱能和 2180.92 kWh/t漿的電能,按照等價(jià)值折合為0.738 t標(biāo)煤 /t漿;與表8歐洲的 CT MP相比,P-RC APMP的能耗與之相當(dāng),BCT MP的能耗高一些,可能是增加漂白所致。這兩種高得率漿的能耗有進(jìn)一步降低的可能,一個(gè)是通過熱能回收,把高濃磨漿的熱能收回,用于木片的預(yù)熱,達(dá)到少用、甚至不用新鮮蒸汽的效果。另一個(gè)是降低磨漿的能耗,可以考慮第二段磨漿降低磨漿的濃度,可望大大降低能耗。

表8 歐洲造紙發(fā)達(dá)國(guó)家高得率漿的熱耗與電耗[5]

表10 歐洲造紙發(fā)達(dá)國(guó)家廢紙漿的熱與動(dòng)力需求[5]

4.3 廢紙漿

表9示出了兩種廢紙漿,D IP未漂漿是目前國(guó)內(nèi)大量小廠采用的,大多與圓網(wǎng)紙機(jī)相匹配,通過簡(jiǎn)單地洗滌法脫墨,也許簡(jiǎn)單地漂白一下,也可能不進(jìn)行漂白;這種廢紙漿的能耗僅為 0.132 t標(biāo)煤 /t漿;由于對(duì)樹脂障礙沒有采取有效合適的措施,所以在抄紙時(shí)常常受到膠黏物的困擾。D IP漂白漿和新型高速紙機(jī)相匹配,不僅采用氣浮法脫墨,而且還采用熱分散機(jī),往往還要通過過氧化氫的氧化性漂白和甲脒亞磺酸 (或連二亞硫酸鈉)的還原性漂白。其能耗達(dá)到0.243 t標(biāo)煤 /t漿 。

表9 廢紙漿能耗對(duì)比

與表10中所列的歐洲的廢紙漿比較,小廠的D IP未漂漿的能耗 0.132 t標(biāo)煤 /t漿與歐洲廢紙脫墨漿的 0.138 t標(biāo)煤 /t漿相當(dāng),而 D IP漂白漿的 0.243 t標(biāo)煤 /t漿能耗,有相當(dāng)大的能耗是花費(fèi)在熱分散和漂白上,無論是過氧化氫漂白還是甲脒亞磺酸(或連二亞硫酸鈉)漂白都需要在 80℃左右的溫度進(jìn)行。

5 結(jié) 語

宏觀分析了我國(guó)造紙的能耗,從 1985年的 1.76 t標(biāo)煤 /t紙,經(jīng)過 15年的努力到本世紀(jì)初的 2000年達(dá)到 0.60 t標(biāo)煤 /t紙;再經(jīng)過近 10年的努力,尤其是2006年以來,國(guó)家把節(jié)能減排作為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展,保證我國(guó)走向綠色經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必由之路后,2007年,造紙的能耗進(jìn)一步降低到 0.46 t標(biāo)煤 /t紙。微觀分析了我國(guó)不同紙機(jī)的能耗,不同原料、不同制漿設(shè)備、不同制漿方法的化學(xué)漿能耗,以及高得率漿和廢紙漿的能耗。

[1] 國(guó)務(wù)院文件.國(guó)發(fā)[2006]28號(hào).國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定[J].寧波節(jié)能,2006(5):3.

[2] 中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒.分行業(yè)能源消費(fèi)總量和主要能源品種消費(fèi)量.中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局官方網(wǎng)站(http://www.stats.gov.cn/).統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù).年度數(shù)據(jù).

[3] 2006中國(guó)造紙年鑒[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,2007.

[4] 顧民達(dá).中國(guó)廢紙回收利用的現(xiàn)狀與展望[J].紙和造紙,2006(25):13.

[5] Johan Gullichsen,Carl-Johan Fogelholm.Chemical Pulping(6B)[M].Finland:FapetOy.

The Development and Current Status of Energy Consumption of China's Pulp and Paper I ndustry

L IU Bing-yue
(Dalian Polytechnic University,Dalian,Liaoning Province,116034)

The macro analysis of the energy consumption development of china's pulp and paper industry indicated that it was reduced from 1.76 tce/t paper product in 1985 to 0.46 tce/t paper product in 2007.At the same t ime,the micro analysis on the energy consumption of different papermachines,different raw materials,different pulping equipment,different chemical pulpswith different processes,as well as high yield pulp and waste paper pulp was carried out.

energy consumption;pulp and paper industry;energy saving and emission reduction

TS7

A

0254-508X(2010)10-0064-07

劉秉鉞先生,教授;研究方向:清潔生產(chǎn)和制漿造紙節(jié)能。

(E-mail:liubingyue1948@yahoo.com.cn)

2010-04-15(修改稿)

(責(zé)任編輯:趙旸宇)