少花钱多生产，同时减少二氧化碳排放——维美德创新技术介绍

张凯 维美德（中国）有限公司

当前，生活用纸行业竞争愈发激烈，差异化、成本与资源效率、数字化以及减少最终环境足迹和二氧化碳排放，对于在生活用纸行业中保持竞争力至关重要。资源与成本效率密不可分。本文主要介绍维美德在节约资源、降低成本以及为减少环境影响和二氧化碳排放方面最新的技术进展。

1 传统新月型纸机技术的研发和成果

对于传统的生活用纸生产，重要的是实现高车速、低定量，达到高生产效率。高生产效率将会最大化降低能耗、水耗，减少对环境的影响等。

首先是工厂备料工艺的深化设计，真空、白水等辅助系统的优化，全范围自动化和现代机械的结合，这些工艺的优化可以为提高效率、降低能源消耗和水耗创造条件，挖掘工厂最大潜力。

然后是设备技术升级，1990年以来，维美德在减少DCT新月型卫生纸机能耗和水耗等方面进行了不懈的努力，使纸机吨纸水耗从12t降低至2.1t，减少80%，吨纸能耗从3,330 kWh 降低至1,750kWh，减少47%。

为满足生活用纸行业的需求，维美德近年来开发的新技术包括：

（1）Advantage ViscoNip软靴压，降低了能耗，提高了运行性能、效率和纸张匀度。允许压区负荷在更大范围变化，为改善松厚度和柔软度提供了更多可能。维美德2015年以后的所有卫生纸机都配置了软靴压，可以使纸幅出压榨部干度提高3～7个百分点。

（2）Advantage ReDry热风回用系统，该技术主要用于燃气气罩，可以进一步提高出压榨部的干度。ReDry热风回用系统通过回用燃气气罩排出的高温气体来提高纸幅温度，蒸发出更多水分。因此，纸幅出压榨部干度可以再提高1～1.5个百分点，并且综合能耗显著降低。

（3）Advantage ReTurne喷浆能量回收系统，使回收流浆箱喷浆能量并且再利用成为可能。通过该系统能够回收流浆箱喷浆能量的30%～50%，并以电能的形式回用到生产过程中。

如图1所示，设计车速2,000m/min的DCT卫生纸机，生产定量18g/m2的产品，卷取起皱率20%，日产能234t。随着ViscoNip、ReDry和ReTurne技术的应用，卫生纸机能耗（从碎浆机到卷取部）可以从2,200kWh/t纸逐步下降到1,750kWh/t纸。

图1 ViscoNip、ReDry和ReTurne技术的应用使卫生纸机能耗下降情况

（4）ReGen热电联产系统 通常，生活用纸生产过程中总能耗的70%是扬克烘缸使用的热能（以蒸汽形式）和用于热风气罩的天然气（用作燃烧器的燃料）。采用热电联产系统可以帮助企业实现最佳能效，这个系统是通过燃气轮机或内燃机同时生产电力和热力（500℃～550℃热风）。热电联产系统通常产生的废气被送入热回收系统，热回收系统包括废热蒸汽发生器（WHSG）和空气/水热交换器。对于生活用纸生产过程中使用燃气气轮机的系统，可以利用该系统的另一优势：将系统的废气用来干燥生活用纸。

图2 生活用纸厂应用ReGen热电联产系统的工艺流程示意图

2 客户Hayat Kimya的经验和成果

土耳其Hayat Kimya公司于2004年涉足生活用纸行业，于2006年投产了第一台卫生纸机。如今，他们已成为生活用纸、卫生用品和家庭护理产品领域的全球供应商，目前已经有7条生产线，另外还有2条生产线在调试中。自2号卫生纸机开始，所有纸机都由维美德提供，幅宽为5.6m，设计车速为2,200m/min。

Hayat的1号卫生纸机配备了15MW气轮机的完整ReGen热电联产系统。通过此系统，Hayat可以发电，并利用系统的气轮机排气在气罩内干燥纸幅，还可以为扬克烘缸提供使用压力为15bar的蒸汽，也可根据季节需要，通过蒸汽冷却器加热或冷却生产压力为4bar的蒸汽，能源效率可达90%以上。

该厂ReGen热电联产系统运行时的二氧化碳排放量为440kgCO2/t纸，系统关停时为658kgCO2/t纸（包括电：336kgCO2/t纸，热风气罩：158kgCO2/t纸，烘缸蒸汽164kgCO2/t纸），热电联产使每吨纸的二氧化碳排放减少了33%。

中国与土耳其的能源结构不同，中国工厂以使用燃煤锅炉为主，而土耳其以使用天然气锅炉为主，所以如果ReGen热电联产系统应用于中国纸厂，同样为二氧化碳排放量为440kgCO2/t纸的情况下，系统关停时的碳排放将高达985kg CO2/t纸（包括电：597kgCO2/t纸，扬克烘缸气罩：158kg CO2/t纸，烘缸蒸汽230kgCO2/t纸），热电联产会使每吨纸的二氧化碳排放减少55%。

从4号纸机开始，Hayat决定引进Advantage ViscoNip软靴压，其最大线压力为150kN/m。这项升级对提高纸幅出压榨干度起到显著的效果，并改善了纸机运行性能。与配置有蒸汽箱的真空压榨辊相比，纸幅出ViscoNip软靴压的干度提高了5个百分点，能耗降低23%。这意味着二氧化碳排放量可以减少12%。

在6号纸机和7号纸机项目中，维美德升级了Advantage ViscoNip软靴压，使干度进一步提高1.5个百分点，二氧化碳排放量可进一步减少3%。

配备有Advantage ViscoNip软靴压和升级的ViscoNip软靴压的最新技术的纸机，与第一台纸机在采用传统技术和真空辊时进行对比，二氧化碳排放量减少了约28%。

3 以可持续的方式生产高档生活用纸产品

市场正在显现对高档生活用纸越来越大的需求，但市场也越来越关注高档生活用纸生产对环境的影响。那么，如果不使用TAD技术，我们如何在节约纤维、降低能耗并减少二氧化碳排放的情况下生产高档生活用纸？

为此，维美德推出了复合型生活用纸技术——Advantage NTT技术和QRT技术。这两项技术，使生活用纸企业能够结合传统新月型纸机成熟技术和最新开发的TAD技术，在低能耗情况下生产出优质的纸张。这种技术让纸张具有优秀的纹理或结构型产品的特点，纸张进入干燥部前的干度高达50%，因此与现行的热风穿透干燥设备相比能耗显著降低。与传统干法起皱设备相比，复合技术使用速差传递工艺、特殊织物设计以及真空塑形工序，因此可以获得更高的松厚度。

这个新的专利技术可以在生产过程中对纸幅进行纹理或结构处理。只让部分纸面接触扬克烘缸，配合其他增强成形或避免卫生纸厚度损失的技术，共同发挥作用为生产的纸张赋予优秀的吸水性或柔软度，将最终产品提升到一个新的水平。

相比传统技术的产品，复合型技术纸机生产的最终产品松厚度增加约25%～35%。厕用卫生纸的柔软度会略有改善，而厨房纸巾的吸水率提高大约20%～40%，吸收速率也更快。

复合型技术纸机使生活用纸厂家能够推出质量更高的差异化产品，并且还允许快速切换生产传统或复合型纸种，只需改变织物类型或少量的纸机设置，为企业提供更高的市场灵活性。

另外，可持续性变得越来越重要。复合型技术纸机产品松厚度更高，单位产品纤维含量更少，一定量的纤维原料可以生产出比传统纸机更多的终端产品。

图3显示，日产量140t的两种卫生纸机相比，同样生产每卷75节的厨房纸巾，DCT新月型纸机生产的厨房纸巾质量为180g/卷，复合型技术纸机生产的厨房纸巾的质量为135g/卷，节省纤维达25%。

图3 DCT新月型技术纸机与复合型技术纸机生产厨房纸巾的纤维用量对比

DCT新月型技术纸机产量为78万卷/天，而具有相同卷径的复合型技术纸机的产量为104万卷/天，每天生产的纸卷数量增加33%。

如果是生产厕用卫生纸，两种机型的对比如表1所示，复合型技术所生产的相同直径的卫生卷纸比传统技术纤维用量减少29%。

表1 DCT新月型技术纸机与复合型技术纸机生产卫生纸的纤维用量对比

纤维成本是生活用纸生产中的主要成本。降低纤维用量将显著降低每吨产品的生产成本。此外复合型技术还可以实现额外的产品质量改善，提高性能。此外，得益于复合型技术中的高效脱水工序，更多的水分可以在生活用纸生产过程中重复使用，从而降低了水耗和能耗。

虽然利用复合型技术生产的产品吨纸能耗和水耗成本会略高于传统DCT产品，但是，因为加工后的产品每卷纤维含量更少，平均到每卷纸产品的能耗和水耗会更低，碳足迹也更少。由于每卷产品的纤维含量更少，相当于每卷纸产品的二氧化碳排放量减少。

图4 两种机型的能源数据对比（从碎浆机到卷取部+辅助设备）

4 利用工业互联网进一步改进

优化生活用纸生产不仅仅是减少能耗、水耗和纤维用量。以最小的生产波动和干扰，利用生产数据来预测、优化和维持最大产量。如今，工业互联网解决方案和远程支持已成为维美德技术的基本组成部分。

工业互联网解决方案是为纸浆、纸板、纸张、生活用纸和能源生产商的特定需求而开发的，其目的是有效地利用数据分析和维美德的专业知识来降低能耗，提高化学品和环境效率，改善生活用纸质量，提高过程可靠性，最大化生产并实现对客户设备群的有效管理。

为了从维美德工业互联网（VII）服务的潜能中获益，与企业密切合作、规划数据收集的范围是很重要的。在数据发现的基础上，找到改进的潜力，并将数据转换为价值。

维美德8个大数据运行中心提供的远程服务，是VII解决方案的重要组成部分。通过远程连接和工具，服务中心可轻松提供专业知识。客户可以通过维美德客户端与VII专家协作，访问应用程序，跟踪关键性能指标，查看性能报告。

最终，我们未来的目标是让客户能够转向智慧型的车间或工厂，从而显著提高生产过程和运营的效率。