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制浆造纸的工艺及用能特征

   日期:2020-03-12     来源:www.hunqh.com    作者:二手网    浏览:453    评论:0    
核心提示:能耗统计范围  制浆造纸主要生产系统单位商品能耗根据纸浆(分为自用浆和产品浆,自用浆指未经干燥处置的、供企业内部采用的纸

能耗统计范围
  制浆造纸主要生产系统单位商品能耗根据纸浆(分为自用浆和产品浆,自用浆指未经干燥处置的、供企业内部采用的纸浆,产品浆指经过干燥处置的浆板或浆包)能耗、机制纸和纸板能耗分别进行统计和计算。
  能耗统计范围应包括纸浆、机制纸和纸板主要生产系统消耗的一次能源(原煤、原油、天然气等)、二次能源(电力、热力、石油制品等)和生产采用的耗能工质(水、压缩空气等)所消耗的能源,不包括辅助生产系统和附属生产系统消耗的能源。
  辅助生产系统、附属生产系统能源消耗量以及能源损耗量不计入主要生产系统单位商品能耗。
  统计周期内,生产系统应处于正常运行状况,生产试运行、系统维护及维修等非正常运行情况下的能耗不在统计范围。
  纸浆主要生产系统包括备料、除尘、化学法制浆或机械法制浆(如蒸煮、预处置、磨浆、废纸碎解等)、洗涤、净化、筛选、废纸脱墨、漂白、浓缩、辅料制备、黑液提取、碱收购系统、中段废水处置等。
  产品浆还包括浆板抄造和直接为浆板机配备的真空系统、压缩空气系统、热风干燥系统、通风系统、通汽和冷凝水收购系统、白水收购系统、供水系统、液压系统和润滑系统等。
  机制纸和纸板主要生产系统包括打浆、配浆、调成、贮浆、流送、成型、压榨、干燥、表面施胶、整饰、卷纸、复卷、切纸、选纸、包装等过程,以及直接为造纸生产系统配备的辅料制备系统、涂料制备系统、真空系统、压缩空气系统、热风干燥系统、纸机通风系统、干湿损纸收购处置系统、纸机通汽和冷凝水收购系统、白水收购系统、纸机供水和高压供水系统、纸机液压系统和润滑系统等。
  能耗的统计、计算应包括生产系统的各个生产环节,既不重复,又不漏计。
  企业主要生产系统收购的余热,属于节省循环借助,应根据实质收购的能量予以扣除,余热收购借助装置用能应计入能耗,碱收购装置用能计入纸浆主要生产系统,辅助生产系统和附属生产系统收购的余热不予扣除。
  收购的能源(热、电)应按能源当量值折算,在纸浆主要生产系统能耗中扣除,防止重复计算。主要生产系统加入的各种能源及耗能工质消耗量应折算为准则煤计算。
  各种能源的热值应以企业在统计报告期内实测值为准。原煤、原油、天然气、煤制品、石油制品等应根据相应准则化验低位发热值,并取加权平均数进行准则煤计算。
  企业无实测值的,或实测值没办法满足计算需要的,可参见GB 31825附录B的折算系数进行折算。电力和热力均按相应能源当量值折算。
  单位商品能耗计算
  依据原料和制浆办法不一样,纸浆商品根据漂白化学浆、未漂化学浆、化学机械浆及机械浆、废纸浆等分类进行单位商品能耗的计算。
  计量单位均为吨风干浆(Adt),其水分按10%计。
  依据生产工艺和用途不一样,机制纸和纸板商品根据新闻纸、非涂布印刷书写纸、涂布印刷纸、生活用纸、包装用纸、白纸板、箱纸板、瓦楞原纸和涂布纸板等分类进行单位商品能耗的核算。
  制浆造纸工艺及用能特征
  制浆造纸工艺
  制浆造纸根据工艺步骤主要分为制浆和造纸两个工序,制浆是将植物纤维原料或收购的废纸制成纸浆的过程,造纸是采用适当的工艺将纸浆抄造成各种不一样性能的纸或纸板的过程。
  制浆造纸工艺比较复杂,不一样原料、不一样制浆办法形成的纸浆特质不一样,所产生的纸制品也不一样。
  现在最主要的制浆办法是硫酸盐法制浆、化学机械法制浆和废纸制浆,其中,硫酸盐法制浆是现在最主要的制浆办法,化学机械法制浆和废纸制浆是具有较好进步前景的制浆办法。
  以原料区分制浆法,主要有木材,非木材和废纸制浆。
  木材制浆工艺
  依据制浆方法的不一样,木材制浆一般分为化学法制浆和化学机械法制浆,其中化学法制浆主要为硫酸盐法制浆,化学机械法制浆主要包括漂白化学热磨机械制浆(BCTMP)、碱性过氧化氢制浆(APMP)和盘磨化学预处置碱性过氧化氢制浆(P-RC APMP)。
  (1)硫酸盐法制浆
  以氢氧化 钠和硫化钠为蒸煮化学药剂处置木片的制浆办法。依据漂白程度的不一样,硫酸盐浆分为未漂浆、半漂浆和漂白浆三种。
  (2)化学机械法制浆
  这种纸浆的木质素和半纤维含量比化学浆高,制浆得率可以达到80%~90%,而硫酸盐化学浆的得率不超越50%。
  化学机械法制浆是借助化学功效对木片进行预处置后,再借助机械功效将木材纤维分离成纤维束、单根纤维和纤维碎片的过程。化学机械法制浆工艺步骤见图5。
  非木材制浆工艺
  以麦草、芦苇、蔗渣等非木材为主要原料的制浆工艺主要使用化学法,工艺主要包括烧碱法制浆、硫酸盐法制浆及亚硫酸盐法制浆。
  非木材化学法制浆工艺步骤基本相同,一般为:非木材原料经过备料后,进入蒸煮设施进行蒸煮,非木材原料在高温蒸药液的用途下分离溶出木素,所得纸浆通过洗涤筛选工段净化后,获得水平较好的本色浆,如需得到白度较高的纸浆,还需进行漂白处置。
  废纸制浆工艺
  废纸制浆指以废纸为原料,经过碎浆处置,必要时进行脱墨、漂白等工序制成纸浆的生产过程。
  废纸制浆生产主要由碎浆、筛选及净化、洗涤和浓缩、漂白四部分组成。
  依据原料、生产工艺和商品特质的不一样,废纸制浆生产工艺主要分为非脱墨废纸制浆和脱墨废纸制浆,现在废纸制浆以脱墨浆生产为主。
  典型脱墨制浆使用机械和化学单元处置的步骤,将油墨从纤维上除去。
  生产工艺步骤主要包括废纸的离解、废纸浆的筛选和净化、脱墨、浆料的浓缩与存储、热分散等。
  脱墨浆可用于包括诸如新闻纸、薄棉纸、印刷和复印纸、杂志纸(超级压光纸/轻涂纸)、某些等级的硬纸盒等商品
  非脱墨制浆的工艺步骤较脱墨浆容易许多,生产步骤中使用机械干净的步骤,少了脱墨、漂白等过程,典型非脱墨废纸制浆。
  非脱墨浆主要用来生产箱纸板、瓦楞纸以及低级的纸板等商品。
  大部分废纸制浆线都与造纸整理在一起。
  造纸工艺
  造纸是用纸浆制成各种纸制品的过程。造纸企业的纸商品和工艺布局不尽相同,一般包括浆料制备、上浆系统、纸机和纸板机等基本单元。
  纸和纸板的生产都使用通用技术,但由于纤维和非纤维原材料的不一样物理和化学特质,以及制造工艺上的可变性,商品的性能和水平变化范围很宽。
  来自制浆车间的纸浆或浆板,需经过打浆、加填料、施胶、调色、净化、筛选等一系列加工程序,然后在造纸机或纸板机上通过纸页成形、脱水、压榨、干燥、压光和卷取,抄成纸卷,纸卷经过分切,裁成肯定规格的平板纸;或通过复卷,分卷为肯定规格的卷筒纸,最后予以包装。
  肯定状况下,在分切或复卷前,还需进行超级压光处置。
  现代造纸工艺的纸页成形是在纸机上完成的,纸机的分类一般是以其网部的形式来进行的。
  一般可分为长网纸机、圆网纸机和夹网纸机。
  长网纸机的网部由长网案组成,有一个水平的或近似水平的供纸料脱水的网面,网的下面装配有适应不一样需要的各种脱水元件。
  长网纸机是一种广泛采用的纸机种类,一般行车速度在600~800m/min范围内,可以抄造绝大部分的纸张品种。
  长网纸机的缺点是网部都是向下单面脱水,不可防止其生产的纸两面存在差异性,从而影响纸的许多特质,如卷曲性、纸面平滑度、印刷性能等。
  圆网纸机的网部由圆网笼组成,纸料悬浮液在圆网笼内外水位差的用途下过滤成形为湿纸幅。
  圆网纸机是一种传统机型,适应性广,可以抄造从薄页纸到纸板等多种商品,并具有结构容易、占地面积小、动力消耗低和资金投入成本省等特征。
  但由于其结构的限制,存在行车速度低、生产规模小、商品水平受限等问题,一般仅用于行车速度低和生产量小的生产抄造。
  夹网纸机的网部由两张成形网夹持而成,纸料悬浮液经流浆箱喷射到两网夹区之间,进行两面强制脱水,并飞速形成湿纸幅,其具有运行效率高,成形水平好,结构紧凑和占地面积小等优点,在现代造纸工业中得到广泛应用。
  制浆造纸行业用能特征
  现代制浆造纸生产已达成了机械智能化,设施运行和系统控制需采用电力。
  电力驱动泵、风机、带式或螺旋式输送器、真空泵及压缩机的运行,还带动机械浆的磨制、处置废纸纤维的水力碎浆机、打浆、静电除尘器、红外线干燥等。
  制浆蒸煮、黑液浓缩、纸业干燥、化学助剂制备需用热能,热能以蒸汽为主,燃气为辅。
  许多造纸企业通过自备电厂进行热电联产,并以热定电,将原煤、生物质燃料转换为蒸汽和电力采用。
  因此,制浆造纸生产过程的能源效率优劣取决于能源品种结构、原料结构、企业规模、技术装备和自产能源及余能借助等诸多原因。
  每一个企业的供能方法差异较大,最主要的有三类型型:
  (1)电能和热能均外购;
  (2)电能外购、热能自产;
  (3)有自备热电站,部分电能外购,热能自产。
  由于用能方法不一样,各个企业统计的商品综合能耗不具可比性。
  为了使单位商品能耗具有可比性,《制浆造纸单位商品能源消耗限额》(GB 31825)在计算单位商品能耗时统计主要生产系统的能耗,不包括辅助生产系统和附属生产系统的能耗,电力和热力均按当量值折算成标煤。
  制浆造纸企业主要的设施设施有两类:
  一类为工艺功能型(专用设施),如削片机、蒸煮锅、连蒸器、磨浆机、碱收购系统、打浆机、纸机、涂布机、超级压光机、复卷机和分切机等,这些设施设施的能耗不仅与专业设施本身的性能和管理水平有关,也与相应的工艺操作和配套通用设施的运行情况有关。
  由于纸浆和纸张商品高度多样化,甚至同一个商品的应用工艺可能也有很大差别,所以需要分析到生产技术的许多原因。
  另一类为输送功能型(通用设施),如各种浆泵、水泵、带式输送机、螺旋输送机、风机等。
  此外,还有少量辅助类设施,如搅拌、计量类等设施。
  制浆生产过程中主要耗能工序为蒸煮和黑液蒸发,造纸生产过程主要耗能工序为纸页干燥。
  制浆工艺能耗特征
  纤维离解对化学法制浆工艺是蒸煮过程,对机械法制浆工艺是粗磨过程,对化机法、半化学法制浆工艺是化学预处置过程和磨浆过程。
  蒸煮过程需要很多的热量,粗磨过程消耗很多的电力。
  漂白硫酸盐纸浆的制造消耗大约10~14GJ/Adt的热能,包括纸浆的干燥,电能消耗量是600~800kW•h/Adt。
  纸浆干燥的能量消耗占用大约25%的热能和15%~20%的电能。超越50%的电能消耗用于制浆。
  能量消耗取决于步骤配置、步骤设施和步骤控制效率
  化学法制浆依据生产是不是连续,可以分为连续蒸煮和间歇蒸煮;依据采用设施的不一样可分为蒸球(间歇式蒸煮)、立锅(间歇式蒸煮)、横管连续蒸煮器、立式连续蒸煮器(卡米尔)等。
  针对国内使用不一样原料,不一样蒸煮办法,不一样蒸煮设施的不一样厂家制浆能耗的一项调查,同样制得达到纤维分离点的粗浆。
  不一样蒸煮设施的能耗差别较大,根据能耗从小到大的顺序排列依次为:
  立式连续蒸煮<立锅<蒸球
  卡米尔连续蒸煮器热能借助充分,能耗比间歇蒸煮低50%。
  国内淘汰容积40m3以下蒸球,鼓励化学制浆使用深度脱木素、低能耗间歇蒸煮或连续蒸煮、氧脱木素、无元素氯漂白和全无氯漂白等技术与装备。
  国内外一流的制浆厂一般都有碱收购工艺,其具有显著的节能效益。燃烧有机污染物(黑液、木屑、树皮等)可生成很多热能,用于发电,蒸煮的白液余热还可收购,从而减少了工厂的总能源消耗。
  一般机械浆电力需要很大,主要用于磨浆,电力需要约1400~2900 kW•h/Adt。化学机械浆对电力的需要较高,一般需要1800~2000kW•h/Adt,主要用于磨浆和筛渣的再磨,其中生产APMP浆水平较好,能耗较低,得率较高,近几年进步较快。
  化学机械制浆过程整体的热能需要不高,一般在0~2GJ/Adt。
  废纸制浆是收购纤维的加工过程,纤维的出处是含有化学浆和机械浆的纸张,因此加工过程所需能量并不大。
  不过,在各段洗涤过程中还需耗用电力,但热能消耗较低,总能耗比制造原浆要低得多。
  废纸制浆工艺的主要节能潜力在于脱墨工艺的改变。
  非脱墨浆对动力的需要主要用于水力碎浆、筛选、净化、浆料的流送等过程,对电能的需要大约为50kW•h/Adt。
  脱墨制浆中需要热能的工序主要有热分散和漂白,对热能的需要为1.0~2.0 GJ/Adt。
  对电力的需要,除了与非脱墨浆的相同以外,还要再增加脱墨过程的动力,大约为40~60kW•h/Adt。
  脱墨浆总的电力需要为310~610kW•h/Adt。
  造纸工业单位商品的能耗与生产工艺、装备的智能化程度及商品的水平水平密切有关。为了提升商品水平,往往会使用复杂的生产工艺、提升装备的智能化程度,增加工序设施,造成单位商品能耗的增长。
  造纸工艺能耗特征
  造纸机的能耗量取决于所生产纸的等级和纸浆纤维的水平。
  以电力消耗为例,包装纸或瓦楞原纸生产的电耗最小,约为500kW•h/t,而印刷纸和书写纸的电耗约为700~800kW•h/t,一些特殊等级纸的电耗则更高。
  造纸生产过程中打浆是一个耗能很大的工段,打浆电耗约占吨纸电耗的30%~50%,所以打浆部分能源借助效率对吨纸电耗、吨纸本钱有较大的影响。
  从干浆板到疏解浆料的步骤是成捆浆板经输送机送入水力碎浆机,碎解后送入贮浆池,有时还需经疏解后再送至打浆。
  浆料在碎浆机中的浓度分为低浓(<6%),中浓(6%~10%)和高浓(>10%)。
  近年来为了节能与增加产量,处置干浆板已渐渐从低浓(4%~5%)转为使用中浓。要减少打浆系统的能耗,需要选用高 效节能的打浆设施。
  盘磨机是现在首 选的主要打浆设施,比起盆式打浆机、锥形精浆机、圆柱精浆机等各类型型的打浆设施,其能耗要低30%~50%。
  同为盘磨机,不一样形式、不一样型号节能成效也不一样,虽然盘磨机优点大量,但不可以完全替代其它打浆设施。
  磨浆机的电耗约为100~300kW•h/t。纸机网部的主要功效是成形和脱水。
  以网部脱水为基准,网部、压榨部、干燥部脱水的本钱约为1:70:330,增加网部纸页的干度,对于整个纸机脱水本钱的减少尤为重要。
  压榨部的脱水也十分要紧,纸页在压榨部减少1%的水分,干燥部烘缸蒸汽消耗可节省4%~5%。
  由于进入干燥部的纸页干度增大,可以使纸机的行车速度提升,产量提高,所以压榨部的脱水效率对能效和经济性也有影响。
  网部和压榨部的吸水装置借真空吸水系统抽吸,纸机真空系统耗用很多电力,造纸机耗用的电力约17%用于真空系统,其中1/3用于网部,2/3用于压榨部。
  真空系统的能耗大约为70kW•h/t(随纸张等级和气孔度而变化)。
  近年来,新型脱水器材、压榨部宽区压榨等节能技术与装备在纸机网部得到应用。纸机干燥部用汽约占纸机生产本钱的30%以上。
  大中型纸机干燥部使用多段通汽、借助多级闪蒸,合适采用不一样水平的能量,达到优化干燥工艺和节能的目的。
  然而有些纸机会出现烘缸内凝结水排出不畅,干燥部蒸汽消耗量仍然较高的问题,为解决这一问题,一般在多段通汽中设置喷射式热泵。
  通过对烘缸部排出的废气设置热收购系统收购大多数热量。
  使用密闭烘缸罩代替开放式烘缸罩可以节省热能,使用袋式通风装置可以提高干燥能力。
  造纸过程主要采用低压蒸汽,热的需要量为4.5~7.8GJ/t,电力需要约为510~1010 kW•h/t,大多数在600~700kW•h/t。
  浆纸一体化综合工厂比单一制浆或单一造纸厂的能效水平更高,由于综合造纸厂可将制浆工艺中产生的多余热量用于造纸工艺中,而单一制浆厂所产生的多余蒸汽一般不会被完全借助。

 
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