卫生纸生产的能源优化利用—— 环保而经济高效

白炳晨 安德里茨（中国）有限公司

卫生纸生产的能源优化利用
—— 环保而经济高效

白炳晨 安德里茨（中国）有限公司

卫生纸生产是一个能源密集型产业，降低生产成本以及二氧化碳排放都非常重要。本文介绍两个不同能源利用的例子：

1）燃气涡轮机高效环保的能源利用；

2）只使用蒸汽（不用燃气）用于卫生纸机、擦手纸机和TAD纸机。

1 Prime Dry热电联产系统

1.1 热电联产的原理

热电联产即使用清洁能源燃气，通过燃气涡轮机，同时产生电能和热能。通常，使用燃气生产电能的效率低于35%，但利用燃气涡轮机回收尾气的热能，总效率可提高至70%以上。

1）电能用于整个卫生纸厂，代替公共电网的电力。

2）热能（尾气）用于：

· 卫生纸机气罩干燥；

· 余热回收锅炉中的蒸汽生产；

· 利用水汽热交换器为纸机车间供暖；

· 自动喷水灭火系统的防冻保护。

1.2 用于不同系统的热电联产系统

燃气涡轮机产生热源目前有两种方式，即上游式气罩和下游式气罩。

1）上游式气罩：燃气经过发电之后产生的热能（蒸汽），经过锅炉换热后，产生的热风进入气罩。

2）下游式气罩：燃气产生的热能（蒸汽）在高温状态下直接进入气罩，此时的蒸汽温度更高，产生的尾气经过锅炉换热，再循环利用。该方式的热效率更高，是通常采用的方案。

图1 上游式气罩（左）下游式气罩（右）工艺图

1.3 下游气罩案例—— 主要用于卫生纸生产

1.3.1 主要技术参数

· 纸机幅宽5,600mm，车速2,000m/min，产量206.4t/ d，扬克缸直径16ft，蒸汽压力16bar；

· 产品：卫生纸，定量16g/m² ；· 燃气涡轮机组数量：2组。

1.3.2 效果

· 燃气涡轮机产生的电力足够备浆系统和卫生纸机的使用，不需要从电网取电；

· 从尾气中产生的热能足够卫生纸干燥使用，与使用传统的燃气气罩系统的生产速度相同；

· 废热回收锅炉可以产生大量的蒸汽，足以用于扬克缸加热，不需要其他额外蒸汽。

1.3.3 案例示意图水

图2 在卫生纸厂里的能量流动示意图

1.3.4 效果

1） 燃气涡轮机的性能数据

两个燃气涡轮机的选择，根据卫生纸生产过程中所需要的电功率（环境温度15℃）：2 x 4,383kW。可以满足年产6万t卫生纸的产能需求。

表1 燃气涡轮机的性能数据

2） 整体效率

表2 燃气涡轮机的整体效率

3） 尾气的利用

从两个燃气涡轮机产生的尾气（环境温度15℃）：

· 在514℃下排出327,000m³/h，或134,680kg/h的干燥空气，在通过①段换热后不需要额外的能量足够用于纸机气罩的运行；

· ②段的气罩后蒸汽产量高达13,750kg/h，16bar，足够加热扬克缸直到所需的操作蒸汽压力；

· ③段的废热经过锅炉后可以用于卫生纸机厂房的供暖。

1.4 资源管理系统

盈利能力取决于能源的价格和燃料、蒸汽和电力能源的价格关系。资源管理系统可以在线实时监控电能、热能的使用情况，以便根据运行时的电能、热能的价格，调节能源间的使用量和支出的平衡。

1.5 热电联产系统的优势总结

· 安全、稳定并独立于公共电网的电力供应；

· 与传统的电厂发电相比，二氧化碳排放量降低；

· 初级能源的高效利用，案例显示高达73.7%的初级能源使用率；

2 Prime Dry蒸汽——仅用蒸汽干燥

2.1 带蒸汽气罩的卫生纸机的高性能

与燃气相比，蒸汽成本相对更低。高性能钢制扬克缸为高速使用蒸汽气罩创造了有利条件。目前安德里茨在全球范围内，运行的钢制扬克缸最大直径为22ft，用于幅宽5.6m的特种纸机。在中国运行的钢制扬克缸最大为18ft，用于幅宽5.6m的卫生纸机。

图3 使用不同气罩的三种尺寸钢制烘缸的产能对比

2.2 Prime LineTOWEL擦手纸机

2.2.1 仅用蒸汽干燥的高性能擦手纸机

该机型主要用于生产高定量（22～52g/m²）的擦拭纸类产品，包括擦手纸、厨房纸巾等，虽然这种高定量的产品目前在中国的市场占有率不高，但随着消费者生活水平的提高，该类产品将有很大的增长空间。

图4 Prime LineTOWEL擦手纸机

2.2.2 生产数据

表3 Prime LineTOWEL擦手纸机的生产数据

2.3 Prime LineTAD 热风穿透干燥纸机

TAD热风穿透干燥纸机在全球有50多台，该机型主要流行于美国。虽然TAD产品的柔软度、松厚度、吸水性非常好，属于生活用纸的最高等级产品。但由于传统的TAD纸机以燃气作为热源，且热风穿透干燥工艺的能耗很高，使其无法得到包括中国在内的亚洲市场的接受。

2.3.1 仅使用蒸汽干燥的一流质量

安德里茨开发的新型TAD纸机，完全使用蒸汽作为热源，可以大大降低纸机的运行成本。该纸机可生产优质的卫生纸和擦拭纸，提高产品的柔软度、吸水性和松厚度，是避免同质化竞争的有效方式。

图5 Prime LineTAD 热风穿透干燥纸机

2.3.2 生产数据

表4 Prime LineTAD 热风穿透干燥纸机生产数据

目前，上海市场已经出现了从欧美进口的TAD产品在高档超市销售。国内一些生产企业对该类产品的关注度也明显提升，预计今年或明年，安德里茨在国内会有TAD纸机订单签订。

（周杨整理）