低碳经济促进造纸企业节能减排

陈代光 湖南省轻工纺织设计院 （410002）

低碳经济促进造纸企业节能减排

陈代光 湖南省轻工纺织设计院 （410002）

1 低碳经济概念

低碳经济是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。低碳经济有两个基本点:其一,它是包括生产、交换、分配、消费在内的社会再生产全过程的经济活动低碳化,把二氧化碳(CO2)排放量尽可能减少到最低限度乃至零排放,获得最大的生态经济效益;其二,它是包括生产、交换、分配、消费在内的社会再生产全过程的能源消费生态化,形成低碳能源和无碳能源的国民经济体系,保证生态经济社会有机整体的清洁发展、绿色发展、可持续发展。

造纸产业是与国民经济和社会事业发展关系密切的重要基础原材料产业，造纸产业具有原料密集、资金密集、技术密集、规模效益显著的特点。现代造纸产业具有典型的循环经济特征，并具有低碳经济的明显优势。一是森林碳汇：以天然植物纤维为原料，不仅具有再生优势，更重要的是有固碳作用；植物生长通过光合作用吸收二氧化碳形成纤维材料，碳以纤维形式被永久固定，从而发挥森林碳汇功能；二是低碳排放：制浆造纸过程中黑液、废料、污泥和沼气等生物质作为燃料能源回收利用，从而降低石化能源消耗，减少二氧化碳排放；三是循环再用：绝大部分纸产品使用后能回收利用、废纸经回收处理后代替纤维原料再用于造纸，生产中的水、化学制浆蒸煮用的碱通过碱回收均可循环利用，为产业发展走循环经济、绿色经济、低碳经济之路奠定了基础；四是技术成熟：先进成熟的原料培育技术、生产工艺技术、节水技术、节能技术、污染物处理技术等，降低了造纸产业发展对原料资源、水资源、能源的消耗，减少了林地资源和环境容量的占有。

2 低碳生产实现节能减排的技术措施

2.1 采用先进制浆技术

众所周知，制浆生产过程是造纸行业最大的污染源和废水排放源，如何最大限度地从源头上减少废水产生量，是节能减排的重中之重。先进的生产工艺和装备技术是低碳生产及节能减排的基础。

2.1.1 蒸煮

低固形物立式连续蒸煮技术适合大型竹木浆厂的蒸煮。横管式连续蒸煮技术适合草类原料蒸煮，能保证成浆质量均匀、耗汽量小、用汽负荷稳定，是较好的节能蒸煮方式。新一代DDS间歇式置换蒸煮技术特别适合年生产能力在20万吨以下的制浆厂采用，具有以下特点：1）整个蒸煮过程是在全液相下循环升温，原料与药液在锅内各部位置换完全，反应均匀，可在有效提高成浆均一性的情况下获得质量稳定、卡伯值低、强度和得率高的粗浆；2）汽耗较常规间歇蒸煮低；蒸煮后的粗浆中残余木素含量低，有利于降低漂白化学药品的用量和减少漂白废水的污染程度；4）蒸煮系统所产生的黑液粘度低、浓度高，有利于碱回收系统的黑液蒸发和燃烧；5）对原料的合格率及质量波动适应性强。

2.1.2 洗筛和氧脱木素

氧脱木素被认为是蒸煮的继续，氧气脱木素已成为减少漂白污染负荷的重要阶段，氧脱木素于上世纪70年代、90年代广泛应用于化学浆的漂白。目前，常用的氧脱木素工艺有单段氧脱和两段氧脱，单段的脱木素率一般为40%-50%，两段可达60%-70%，氧脱木素的洗涤废水经逆流回到蒸煮后的浆料洗涤，最后送到黑液碱回收系统进行处理，因此氧脱木素阶段脱除的污染物进碱回收炉燃烧回收热能，大大减轻制浆废水的污染负荷。

洗浆亦是黑液提取，木浆采用DD真空洗浆机多段逆流洗涤，黑液提取率可达99%以上；苇浆采用高浓置换挤浆机+鼓式真空洗浆机多段逆流洗涤，黑液提取率可达90%以上。

筛选采用封闭式中浓压力筛，减少用水量。

2.1.3 漂白

漂白采用无元素氯（ECF）漂白和全无氯（TCF）漂白，可减少漂白废水中的二恶英和AOX等污染物，中浓（10%～12%）漂白和中浓输送可降低电耗，达到节能减排的目的。

2.2 搞好碱回收生产 回收化学药品和热能

碱回收生产是处理制浆黑液回收蒸煮化学药品，同时充分利用黑液中的有机质热能。目前大型化学木浆厂碱回收系统黑液提取率可达99%以上，碱回收率可达98%以上，在回收化学品过程中，利用黑液中有机质产生的热能和转化的电能，能源自给率能达到100%，甚至更高向外供电。国内先进的苇浆碱回收系统黑液提取率可达90%以上，碱回收率可达85%以上，黑液中有机质产生的热能和转化的电能可满足碱回收系统要求达到自给。

生产实践表明化学浆厂节能减排的首要任务是搞好碱回收。搞好碱回收必须做到：1）将浆料中的有机物和化学药品最大限度的提取到黑液中送碱回收炉系统，2）匹配好制浆和碱回收的规模，保证碱回收装置能及时有效地消化制浆黑液，3）在碱回收装置中提高黑液蒸发的出站浓度、提高碱回收炉的热效率、在苛化工段减少化学药品的流失。

碱回收新技术主要有：蒸发采用板式结晶蒸发技术、提高黑液出蒸发站浓度。燃烧碱炉采用大型化、超高压、超高温的锅炉，高浓度黑液直接入碱炉燃烧，提高了碱回收炉的热效率和蒸汽产量。苛化采用连续苛化器苛化、使用CD压力过滤机过滤白液、提高白液质量，白泥脱水采用盘式真空过滤机或预挂式真空过滤机提高白泥干度、降低白泥中的残碱含量。白泥使用石灰回转窑煅烧成石灰循环使用。

2.3 利用生产过程中产生的其他生物质能源

生产过程中产生的其他生物质能源有：备料工段产生的剩余物如树皮、锯木屑、苇膜、苇穗等废料，污水处理站产生的沼气、污泥等，充分利用这些生物质能源供锅炉燃烧产热发电，节约能源。

3 我省化学制浆技术现状和省内先进的制浆生产线

湖南省是国家发展造纸产业的重点地区之一，2006年以来，湖南省政府组织开展了造纸企业污染整治专项行动，引导造纸产业整合资源、促进产业升级。目前、全省造纸企业中有化学制浆的生产企业18家，都采用的是硫酸盐法制浆工艺，年生产能力约138万吨，其中，生产化学木浆的企业有9家，年生产能力约80万吨；苇浆生产线11条，年生产能力约58万吨。生产化学浆的企业都配备了热电联产装置，污水处理设施和碱回收装置，行业的节能减排取得了一定的效果。由于企业的工艺技术和设备装备水平的差异及规模的不同，每家企业节能、节水、降耗及综合利用的效果也有明显的差异。以下为省内先进的制浆生产线的节能减排效果。

3.1 化学木浆生产线

泰格林纸骏泰浆纸公司年产40万吨全漂化学木浆生产线，全套引进Andriz“连续蒸煮深度脱木素”加“氧脱木素”加“ECF漂白”技术；配套的碱回收装置引进主要设备，蒸发采用7效板式结晶蒸发技术、蒸发出站黑液浓度达80%以上、黑液温度达135℃，燃烧工段日最大连续处理黑液固形物2200吨、碱回收锅炉产过热蒸汽（表压9.2MPa，490℃）产汽量为355t/h，苛化工段采用连续苛化器苛化后使用CD压力过滤机过滤白液，白泥使用石灰回转窑煅烧成石灰循环使用；生物质锅炉以树皮、木屑、生物污泥等为原料，生物质锅炉和碱炉的过热蒸汽发电后能满足生产用汽，发电量自给后还有富余，单位产品综合能耗达到120kg标煤、黑液提取率大于99%，碱回收率大于98%，漂前用碱100%自给，能源消耗达到国际先进水平；水循环利用率达到99%，用水量仅25m3/t浆。

湘江纸业公司的年产10万吨微漂化学木浆生产线，采用了DDS置换蒸煮技术、降低了蒸煮的蒸汽消耗，与原有立式蒸煮相比吨浆可节约蒸汽0.9t，筛洗系统引进压力除节机和压力筛，采用封闭式中浓筛洗、与普通的筛洗设备相比纸浆得率提高2%-3%、节约电能30%左右、节水50%左右，氧脱木素技术将溶解的氧化木素经逆流洗涤后进入黑液中、提高了黑液中的固形物含量，TCF（H2O2）漂白技术的运用使制浆废水污染负荷大大降低；配套的碱回收装置已自主创新开发了装备全部国产化的黑液结晶蒸发技术，蒸发出站黑液浓度提高到70%-75%、黑液温度可达130℃，大大提高了碱回收炉的热效率和产汽量，碱炉每天多产蒸汽20t，基本可满足碱回收车间的用热负荷需要，取得了较好的节能减排效果。

3.2 化学苇浆生产线

金太阳纸业公司和岳阳丰利纸业公司通过技术改造新上了年产5.1万吨漂白化学苇浆生产线及配套碱回收装置。采用的主要工艺技术和设备为：芦苇原料备料采用干湿法备料工艺，干法备料后的苇片经鼓式洗涤机、水力碎苇机洗涤破碎后、在螺旋脱水机脱水，洗清的苇片进蒸煮工段；蒸煮工段采用国产的横管式连续蒸煮装置、蒸煮完成后加黑液冷却高温浆料的冷喷放技术；洗筛工段黑液提取采用螺旋压榨挤浆机，洗浆采用鼓式真空洗浆机四段逆流洗浆，筛洗采用中浓压力筛和封闭筛选工艺，压力筛的筛洗浓度为3%-4%；漂白首先采用氧脱木素技术进一步除去木素后，再通过H-M-P的无元素氯漂白工艺、漂白浓度全部为10%以上的中高浓漂白技术；每段的洗涤水用来进行浆料稀释，洗涤水逆流回用。配套的碱回收装置采用国内先进的碱回收设备处理黑液回收化学药品和热能，蒸发采用七体五效全板式降膜蒸发器和板式降膜冷凝器，碱炉为单汽包非低臭型碱回收炉，苛化使用连续苛化器、澄清器、预挂式白泥过滤机；碱炉蒸汽发电后供热，白液澄清度＜80ppm，白泥干度＞55%、白泥残碱＜1%。

两家公司新的苇浆生产线黑液提取率都达92%，碱回收率达85%。金太阳纸业公司一次性水消耗量为65m3/t浆、综合能耗570.4kg标煤/t浆，达到国内化学苇浆的最先进水平。

沅江纸业公司年产10万吨漂白化学苇浆生产线采用干湿法备料、碱法连续蒸煮、真空洗浆机洗涤及中浓封闭筛洗，漂白采用OD（EO）D二氧化氯漂白技术，生产废水中的二恶英和AOX可满足《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB3544-2008）的要求。

4 结束语

节能减排、走低碳经济的发展之路是企业提高效益和增强竞争力的重要措施，节能减排需要配套先进的节能工艺技术和装备才能达到目的。因此，省内部分传统的制浆生产线应加速技术改造，使用先进的蒸煮和漂白工艺技术、黑液提取设备和碱回收装置，切实做到降低能耗和减少污染负荷达到节能减排的目的，以促进企业和行业的健康发展。

2011-02-17