某造紙企業(yè)能效提升項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

陳志剛　馬軍　張杰

摘 要：造紙企業(yè)的能源消耗主要在是蒸汽和電力。本次能效提升項(xiàng)目為PM6紙機(jī)真空系統(tǒng)優(yōu)化和污泥焚燒爐背壓節(jié)能改造，總投入資金約5005萬元，通過這些已經(jīng)實(shí)施的方案后，節(jié)電15967.68萬kWh/年，每年可節(jié)約費(fèi)用9580.6萬元，具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：造紙;能效提升;技術(shù)經(jīng)濟(jì)

造紙工業(yè)是一個(gè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)的重要產(chǎn)業(yè)，紙及紙板的消費(fèi)量增長(zhǎng)速度一般與其國(guó)民生產(chǎn)總值增長(zhǎng)速度同步，是國(guó)際上共認(rèn)的“永不衰竭”的工業(yè)。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(yè)能效提升的關(guān)注點(diǎn)也主要在蒸汽和電力供應(yīng)系統(tǒng)中。

1 廠區(qū)現(xiàn)狀及能源消耗

1.1 廠區(qū)現(xiàn)狀

廠區(qū)主要產(chǎn)品有單面涂布灰底白紙板等，統(tǒng)稱涂布紙板;以商品木漿和廢紙為主要原料，經(jīng)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(jīng)各流送系統(tǒng)進(jìn)入紙機(jī)抄造，經(jīng)紙頁(yè)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(chǎn)品。

根據(jù)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)工藝及布置情況，總體可分為備漿處、造紙?zhí)?、化工處、產(chǎn)品整理處、公用工程（包括熱電廠、焚燒爐、水環(huán)處等），企業(yè)PM6（6#紙機(jī)）、PM4（4#紙機(jī)）主要生產(chǎn)工藝流程基本一致。

1.2 蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)

企業(yè)在生產(chǎn)過程中需要使用大量的蒸汽，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，需要使用2種壓力等級(jí)的蒸汽，蒸汽壓力分別為1.6MPa、0.58MPa。企業(yè)裝備有二臺(tái)300t/h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐產(chǎn)生的高壓蒸汽送汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，企業(yè)裝備有二臺(tái)抽汽式汽輪機(jī)組，功率為60MW/臺(tái)，汽輪機(jī)組有二級(jí)抽汽口，一級(jí)抽汽口蒸汽壓力為1.7MPa，二級(jí)抽汽口蒸汽壓力為0.6MPa。

為了解決日益增多的造紙污泥對(duì)企業(yè)發(fā)展的制約，企業(yè)于2014年建成兩臺(tái)污泥焚燒爐，并配置兩臺(tái)余熱鍋爐。

焚燒爐配置的130t/h余熱鍋爐產(chǎn)生的5.3MPaG、485℃蒸汽經(jīng)減溫減壓至1.9MPaG、300℃中壓蒸汽和0.9MPaG、220℃低壓蒸汽，直供4號(hào)紙機(jī)。PM4紙機(jī)用汽不足部分由熱電廠和外購(gòu)汽補(bǔ)充供應(yīng)。

1.3 供電系統(tǒng)

企業(yè)用電由寧波220kV江南變和廠內(nèi)自備熱電廠供應(yīng)，熱電廠兩臺(tái)60MW自備發(fā)電機(jī)各通過全封閉母線連接至主變，經(jīng)主變升壓后接入電廠內(nèi)35kV母線。

廠區(qū)現(xiàn)有126臺(tái)變壓器，高壓側(cè)都是35kV，低壓側(cè)有6kV、720V、420V三種。其中PM6配置有66臺(tái)變壓器，PM4配置有60臺(tái)變壓器，PM6和PM4的供配電系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立。造紙車間和制漿車間的高壓用電系統(tǒng)是單級(jí)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(jī)低壓廠用電系統(tǒng)通過連接在35kV高壓廠用電系統(tǒng)經(jīng)35/0.42kV變壓器向400V低壓負(fù)荷供電。電容補(bǔ)償?shù)那闆r：熱電廠在35kV母線配置有靜電補(bǔ)償電容器二組（8Mvar和15Mvar），當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)停役檢修時(shí)視系統(tǒng)輸入功率因數(shù)情況（要求大于0.90）投入運(yùn)行。

2 改造方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

方案一：污泥焚燒爐背壓節(jié)能改造

污泥焚燒爐通過減溫減壓直接供汽改為經(jīng)背壓機(jī)組發(fā)電供汽，發(fā)電機(jī)功率2.0萬kW，年運(yùn)行330天，年可發(fā)電1.5億kWh。

（1）技術(shù)可行性評(píng)估

背壓機(jī)組是熱電聯(lián)合生產(chǎn)運(yùn)行的機(jī)組，熱電聯(lián)產(chǎn)使能源得到合理利用，是節(jié)約能源的一項(xiàng)重要措施。在眾多的汽輪發(fā)電機(jī)組中，背壓機(jī)由于消除了凝汽器的冷源損失，在熱力循環(huán)效率方面是最高的，從而降低了發(fā)電煤耗、節(jié)約能源，故而得以廣泛應(yīng)用[3]。因此，技術(shù)上可行。

（2）能源環(huán)境可行性評(píng)估

該方案投入使用后，會(huì)減低企業(yè)的排放，同時(shí)由于該方案有較好的節(jié)電效果，減少企業(yè)能源消耗，具有很好的環(huán)境效益。

（3）經(jīng)濟(jì)可行性評(píng)估

該方案總投資約為5000萬元。方案實(shí)施后節(jié)約費(fèi)用估算：

發(fā)電機(jī)功率2.0萬kW，年運(yùn)行330天，年可發(fā)電1.5億kWh。電價(jià)為0.6元/kWh計(jì)算，年可節(jié)約電費(fèi)9000萬元。內(nèi)部收益率IRR為46%。

該方案的其他經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見下表。

該方案內(nèi)部收益率遠(yuǎn)大于行業(yè)基準(zhǔn)收益率，可行。

方案2：PM6真空系統(tǒng)優(yōu)化

系統(tǒng)優(yōu)化停用2臺(tái)550kW真空泵，原設(shè)計(jì)：每張毛布2臺(tái)真空泵，改善后：每?jī)蓮埫际褂?臺(tái)真空泵，目前在滿足現(xiàn)有的系統(tǒng)真空情況下，壓榨毛布真空泵已有2臺(tái)停用。

（1）技術(shù)可行性評(píng)估

真空泵工作時(shí)其吸氣口與被抽真空容器或真空系統(tǒng)主抽泵相接。這種真空泵的轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)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(rùn)滑。轉(zhuǎn)子型線有圓弧線、漸開線和擺線等。漸開線轉(zhuǎn)子泵的容積利用率高，加工精度易于保證，故轉(zhuǎn)子型線多用漸開線型。羅茨真空泵的轉(zhuǎn)速可高達(dá)3450-4100轉(zhuǎn)/分;抽氣速率為30-10000升/秒;極限真空：?jiǎn)渭?jí)為6.5×102帕，雙級(jí)為1×103帕。因此，技術(shù)上可行。

（2）能源環(huán)境可行性評(píng)估

該方案投入使用后，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成影響，同時(shí)由于該方案有較好的節(jié)電效果，減少企業(yè)能源消耗，具有很好的環(huán)境效益。

（3）經(jīng)濟(jì)可行性評(píng)估

該方案總投資約為5萬元。方案實(shí)施后節(jié)約費(fèi)用估算：

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

電價(jià)為0.6元/kWh計(jì)算，年可節(jié)約電費(fèi)580.6萬元。因此，投資效益很好。

3 結(jié)論

本次能效提升項(xiàng)目總投入約5005萬元，年節(jié)約用電預(yù)計(jì)15967.68萬kWh，每年可節(jié)約費(fèi)用9580.6萬元，取得了良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉洪斌、王松林、張瑞霞.造紙節(jié)能減排技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

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

[3]林君.造紙企業(yè)能源效率評(píng)價(jià)體系研究[D].2013.