張 輝

(南京林業(yè)大學(xué)江蘇省制漿造紙科學(xué)與技術(shù)重點實驗室，江蘇南京，210037)

(上接2013年第3期)

4 有效節(jié)能的新裝備

4.1 新的節(jié)能型除砂器

新的節(jié)能型除砂器的節(jié)能原理見圖14，其中有兩次稀釋系統(tǒng)。每支除砂器內(nèi)含有三段正向除砂器，每支除砂器都配有中段稀釋水。

新的節(jié)能型除砂器在不同進漿濃度下的除砂效率見圖15。很明顯，在較高的進漿濃度下，仍有很高的除砂率。除砂過程工作濃度提高，不僅節(jié)水，而且可大大減少泵送流量而節(jié)約能源。

4.2 新的節(jié)能型多圓盤過濾機

新的節(jié)能型多圓盤過濾機采用框架型軸式，不同于傳統(tǒng)的中心軸式多圓盤過濾機，主要用于白水回收和損紙濃縮。相應(yīng)的工作原理比較見圖16。其中節(jié)能型見圖16(a)、(c)，傳統(tǒng)型見圖16(b)、(d)。

節(jié)能型框架式多圓盤過濾機又分內(nèi)框架軸式和外框架軸式兩種形式，見圖17。

圖17 內(nèi)框架和外框架多圓盤過濾機結(jié)構(gòu)原理圖

框架式多圓盤濃縮機節(jié)能原理:對于中心軸式和框架軸式多圓盤濃縮機，兩種型式扇形片有效過濾面積差不多;但每一扇形片過濾液出口截面積卻相差很大。前者扇形片內(nèi)濾液需經(jīng)徑向流到軸上長方孔內(nèi)再轉(zhuǎn)為軸向流出，而后者扇形片內(nèi)濾液出口無需流到軸上，直接懸空流出，濾液流出口截面積大得多，故流動阻力小得多，可允許較高的流量過濾，效率高而且節(jié)能。另外，后者進料濃度高，游離度高，流量大，較少量的濁濾液循環(huán)。

框架式轉(zhuǎn)子臂同時攪拌，可防止?jié){料在槽體中凝聚;且便于安裝，結(jié)構(gòu)堅固。

安裝內(nèi)外框架式扇形片的優(yōu)點:較寬的濾液通道，流動阻力小，可允許較高的流量;便于安裝，結(jié)構(gòu)堅固。

4.3 節(jié)能型雙盤磨技術(shù)

節(jié)能型雙盤磨漿料具有更高的強度，更高的磨漿效率，較低的維護成本。

傳統(tǒng)的懸臂式雙盤磨為浮動軸式，見圖18。其特征為動盤與轉(zhuǎn)軸固定在一起，隨軸作軸向移動來調(diào)節(jié)兩磨腔的間隙。

圖18 傳統(tǒng)的浮動軸式懸臂式雙盤磨

節(jié)能型懸臂式雙盤磨也稱改進的固定軸式或動盤浮動式懸臂雙盤磨，見圖19。其特征為軸固定，動盤平衡靠平衡動盤在花鍵上滑動，無需潤滑的盤式聯(lián)軸器。

圖19 節(jié)能型的固定軸式懸臂式雙盤磨

懸臂式雙盤磨的節(jié)能原理主要是采用等流量技術(shù)。軸固定、動盤在花鍵上浮動的設(shè)計優(yōu)化了漿料流量在兩磨區(qū)的分配，平衡的漿壓，改進了動盤的中心度和自動校正盤片間的平行度，消除了動態(tài)不平衡力:動盤不再受浮動軸式盤磨加載時的不平衡力的沖擊，可有效地減少磨漿過程中無用摩擦功率的損耗，同時延長盤片等的壽命。

4.4 透平式真空泵在現(xiàn)代紙機中的應(yīng)用

透平式真空泵的工作原理:利用其裝在外殼和擴散系統(tǒng)內(nèi)的多級 (或單級)葉輪來形成梯度真空(見圖20)，抽吸量大、真空度水平穩(wěn)定，真空泵的入口都裝有防浪涌閥，具有設(shè)備集中、效率高、能耗低的特點。

圖20 多級透平式真空泵工作原理圖

透平式真空泵與傳統(tǒng)水環(huán)式真空泵效率比較見圖21。由圖21可見，透平式真空泵在運行過程的密封水量比水環(huán)式真空泵低得多;而產(chǎn)生的真空效能，透平式真空泵是水環(huán)式真空泵的5倍，因而節(jié)能效果明顯。

圖21 透平式真空泵與傳統(tǒng)水環(huán)式真空泵效率比較

以國內(nèi)某大型造紙企業(yè)為例，紙機車速2000 m/min，幅寬10.2 m，原采用水環(huán)式真空泵設(shè)計功率為8366.2 kW，現(xiàn)采用透平式真空泵功率為4686.2 kW，年節(jié)約電3003萬 kWh，折算標(biāo)煤為10511 t標(biāo)煤;年回收余熱有效熱量2550萬kWh，折算標(biāo)煤為3132.7 t標(biāo)煤，年節(jié)約水17萬m3。

5 鍋爐及蒸汽分配系統(tǒng)的節(jié)能降耗技術(shù)

制漿造紙過程需要大量熱能，離不開蒸汽源。造紙企業(yè)在鍋爐及蒸汽分配系統(tǒng)的節(jié)能潛力很大，但往往沒引起國內(nèi)造紙企業(yè)的重視，大型企業(yè)如此，中小型企業(yè)更是如此。

5.1 提高鍋爐熱效率的有效技術(shù)

提高鍋爐系統(tǒng)能效路徑主要有使燃料充分有效地燃燒及減少系統(tǒng)熱損失兩個方面。

(1)鍋爐能效測量

通過鍋爐煙道氣流測量與控制，維持優(yōu)化狀態(tài)鍋爐火焰溫度;分析和控制CO、O2和煙氣量的比例;進行能量分析可找到能量使用過程的不足與改進之處。本技術(shù)的應(yīng)用一般投入回收期平均為1.5年，優(yōu)化情況為6個月。

(2)減少煙道氣排放量

依靠可視煙氣泄漏探測儀跟蹤，控制減少煙氣排放量，從而減少熱量損失，可節(jié)約2%～5%的能源。

(3)隔熱保溫的改進

利用先進有效的保溫材料和保溫方式，可節(jié)約1%的能源。

5.2 蒸汽分配系統(tǒng)可采用的有效節(jié)能技術(shù)

(1)蒸汽分配控制

因制漿造紙生產(chǎn)過程的變化導(dǎo)致蒸汽實際需要量的波動是經(jīng)常性的。采用現(xiàn)代控制手段能很好地控制蒸汽流系統(tǒng)，確保動態(tài)供需平衡，減少無為浪費，可有效節(jié)能2%以上。

(2)現(xiàn)有隔熱保溫的改進

在蒸汽分配系統(tǒng)上的閥門、管道、用汽設(shè)施部位采用可移動的熱護罩，可節(jié)能約1%～3%。

(3)蒸汽回收裝置的改進與維護

應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)的溫度調(diào)節(jié)元件或文丘里喉管蒸汽回收器可節(jié)能10%以上，同時改善用汽可靠性。采用超聲波探測器和紅外溫度儀結(jié)合進行跟蹤監(jiān)測，加強蒸汽分配系統(tǒng)及回收裝置的維護，通常可避免15%～20%的故障發(fā)生，以提高運行能效。

蒸汽分配上的節(jié)能應(yīng)用實例:2005年開始，歐洲一家較大的制漿造紙廠應(yīng)用上述蒸汽分配節(jié)能技術(shù)措施，同時更換了熱交換器、安裝了熱水箱以改進溫?zé)崴?，?jié)能效果十分明顯。18個月內(nèi)，總投資270萬歐元，產(chǎn)生了250萬歐元的蒸汽節(jié)能收益，蒸汽節(jié)能項目實施的投資回收期為1.6年。

6 輔助設(shè)備系統(tǒng)可采用的有效節(jié)能技術(shù)

6.1 泵系統(tǒng)可采用的有效節(jié)能技術(shù)

6.1.1 制漿造紙廠各類泵的電耗

通常制漿造紙廠各類泵的電耗占生產(chǎn)過程總電耗的30%以上;泵生命周期費用中，投資成本約占2.5%，電耗成本約占95%。

6.1.2 改善泵系統(tǒng)能效的有效技術(shù)方法

(1)系統(tǒng)方法:在運行過程中，采用較好的泵能效測量，千方百計設(shè)法減少泵送阻力，升級優(yōu)化系統(tǒng)。

(2)減少泵送阻力并進行相關(guān)檢查:主要包括泵送管道尺寸、管道表面涂層、可調(diào)的流速流量與壓力等。

(3)加強泵系統(tǒng)維護:包括磨損環(huán)和葉輪的及時更換、適合的潤滑系統(tǒng)、軸承振動測量與控制。據(jù)國外應(yīng)用報告，以上3項可節(jié)能達7%。

(4)減少泵數(shù)量:包括中間槽的安裝、消除旁路回流、降低系統(tǒng)靜壓等優(yōu)化設(shè)計配置，可節(jié)能達20%以上。

(5)多種泵配置:泵的使用要適應(yīng)負荷的變化。制漿造紙過程常常有生產(chǎn)負荷波動變化，小功率泵用于正常、穩(wěn)定負荷狀態(tài)下運行;大功率泵作為備用，在高峰負荷下運行。

6.2 電機系統(tǒng)可采用的有效節(jié)能技術(shù)

6.2.1 制漿造紙廠的電能消耗

制漿造紙廠的電能消耗約90%用于電機驅(qū)動，其中約70%用于各類泵、風(fēng)機和物料處理設(shè)備。

6.2.2 改善電機系統(tǒng)的能效技術(shù)措施

電機節(jié)能重要的、也是有效的方法是系統(tǒng)方法:包括電機的能需和能供兩個方面。主要對電機配置適合度、電機維護史、修理和更新費用等方面綜合評估。通過經(jīng)常性的評估可提出有效的能效改進措施。

6.2.3 電機系統(tǒng)節(jié)能措施及節(jié)能量

制漿造紙生產(chǎn)具有連續(xù)性化工流水線生產(chǎn)特點，各種物料輸送、工藝性加工處理和驅(qū)動用電機很多。電機系統(tǒng)可采用的適用節(jié)能技術(shù)及節(jié)能量見表4。

表4 電機系統(tǒng)節(jié)能措施及節(jié)能量

6.2.4 變頻調(diào)速實現(xiàn)節(jié)能

電機功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比。定速與變速下的電機功率比較見圖22。由圖22可見，在非滿負荷或波動負荷下工作時，變頻調(diào)速所需電機功率明顯減少，而在實際生產(chǎn)過程中較多的是這種情形。

圖22 定速與變速下的電機功率比較

6.3 風(fēng)機系統(tǒng)可采用的有效節(jié)能技術(shù)

6.3.1 制漿造紙廠各類風(fēng)機的電耗

制漿造紙廠各類風(fēng)機電耗約占總電耗的20%以上。實際生產(chǎn)過程中考慮到風(fēng)機失效或性能下降時的情形，多數(shù)配置比實際需要大很多。

6.3.2 改善風(fēng)機系統(tǒng)能效的技術(shù)措施

以下適當(dāng)?shù)木S護有助于改善風(fēng)機運行性能及提高其能效。

(1)傳動帶的檢查:傳動帶用久會磨損而松弛，大大降低傳動效率。需定期檢查并張緊，可以節(jié)能，尤其大型風(fēng)機更是如此。

(2)風(fēng)機的清潔:很多風(fēng)機因葉片表面粘有污物而使能效下降很多，主要是因污物導(dǎo)致葉片不平衡，振動加劇，動摩擦增加，降低運行性能和使系統(tǒng)零件過早磨損。

(3)泄漏檢查與維修:風(fēng)機管道泄漏導(dǎo)致傳遞到用風(fēng)終端使用的風(fēng)量減少，使系統(tǒng)能效降低。定期檢查管道系統(tǒng)，及時修理泄漏。

6.4 壓縮空氣系統(tǒng)可采用的有效節(jié)能技術(shù)

6.4.1 壓縮空氣系統(tǒng)的效率

一般從空壓機到終端使用的整個系統(tǒng)，效率只有10%。

6.4.2 改善壓縮空氣系統(tǒng)的能效

(1)熱量回收:工業(yè)空壓機消耗的電能中有90%能轉(zhuǎn)換為熱能;在空壓機的熱回收單元能回收50%～90%可用的熱能，回收熱可用于空調(diào)加熱、工藝過程加熱、水加熱、鍋爐水預(yù)熱處理、熱泵應(yīng)用等。

(2)降低進風(fēng)溫度:如果氣流量不變，降低進風(fēng)溫度可減少壓縮機能耗。許多工廠用室外空氣作為進風(fēng)源，可降低壓縮機進風(fēng)溫度。通常每降低進風(fēng)溫度3℃，可節(jié)約壓縮機能耗約1%。

(3)泄漏檢查與維修:系統(tǒng)泄漏導(dǎo)致能效顯著降低。通常維護不良的系統(tǒng)會導(dǎo)致壓縮機產(chǎn)能的20%～30%泄漏損失。泄漏除降低能效外，還增加壓力波動和工作溫度，不利于濕度控制，增加系統(tǒng)過量污染。

6.5 水利用效率方面可采用的有效節(jié)能技術(shù)

6.5.1 良好的運行管理

保持噴水噴嘴通暢，無污物和結(jié)垢;阻隔或拆除多余的管網(wǎng);在用水設(shè)備上安裝水表，以便測量跟蹤和流量分析;對于清洗用水宜采用高壓、低流量。

6.5.2 CO2用于漿料洗滌

洗漿機洗滌水中通入CO2可改善漿料中廢液排出，有利于提高洗滌效率，降低水用量約10%，可使壓縮機能耗降低1%。

6.5.3 泵的機械密封

機械密封代替水環(huán)密封可節(jié)水。

7 利用廢棄生物質(zhì)能源

制漿造紙生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄生物質(zhì)能源有:備料工段產(chǎn)生的剩余物 (如樹皮、鋸木屑、葦膜、葦穗等);廢水處理站產(chǎn)生的沼氣、污泥等。充分利用這些生物質(zhì)能源供鍋爐燃燒產(chǎn)熱發(fā)電，節(jié)約能源。生物質(zhì)鍋爐以樹皮、木屑、生物污泥等為原料，生物質(zhì)鍋爐和堿回收爐的過熱蒸汽發(fā)電后能滿足生產(chǎn)用汽，發(fā)電量自給后還有富余。

8 結(jié)語

綜上所述，一方面制漿造紙工業(yè)能耗較大;另一方面，當(dāng)今國際上造紙工業(yè)發(fā)展的先進、成熟、可推廣的節(jié)能技術(shù)與裝備較多，節(jié)能潛力很大。推廣應(yīng)用這些技術(shù)與裝備，對我國造紙業(yè)節(jié)能降耗、實現(xiàn)“十二五”造紙業(yè)節(jié)能減排目標(biāo)，促進造紙業(yè)可持續(xù)性發(fā)展具有重要意義。

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［3］ The National Development and Reformation Committee．Development Policy in Paper Industry(No．71，2007)［R］．2007．國家發(fā)展和改革委員會．造紙產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策(2007年第71號)［R］．2007．

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