制漿造紙企業(yè)能耗專項(xiàng)監(jiān)察工作手冊

制漿造紙企業(yè)能耗專項(xiàng)監(jiān)察工作手冊 工業(yè)和信息化部2018年4月以原料區(qū)分制漿法，主要有木材，非木材和廢紙制漿。1.木材制漿工藝根據(jù)制漿方式的不同，木材制漿通常分為化學(xué)法制漿和化學(xué)機(jī)械法制漿，其中化學(xué)法制漿主要為硫酸鹽法制漿，化學(xué)機(jī)械法制漿主要包括漂白化學(xué)熱磨機(jī)械制漿（BCTMP）、堿性過氧化氫制漿（APMP）和盤磨化學(xué)預(yù)處理堿性過氧化氫制漿（P-RCAPMP）。（1）硫酸鹽法制漿以氫氧化鈉和硫化鈉為蒸煮化學(xué)藥劑處理木片的制漿方法。根據(jù)漂白程度的不同，硫酸鹽漿分為未漂漿、半漂漿和漂白漿三種。硫酸鹽法制漿工藝流程見圖4。圖4硫酸鹽法制漿工藝流程圖（2）化學(xué)機(jī)械法制漿這種紙漿的木質(zhì)素和半纖維含量比化學(xué)漿高，制漿得率可以達(dá)到80%～90%，而硫酸鹽化學(xué)漿的得率不超過50%?；瘜W(xué)機(jī)械法制漿是利用化學(xué)作用對木片進(jìn)行預(yù)處理后，再利用機(jī)械作用將木材纖維分離成纖維束、單根纖維和纖維碎片的過程?；瘜W(xué)機(jī)械法制漿工藝流程見圖5。圖5化學(xué)機(jī)械法制漿工藝流程圖2.非木材制漿工藝以麥草、蘆葦、蔗渣等非木材為主要原料的制漿工藝主要采用化學(xué)法，工藝主要包括燒堿法制漿、硫酸鹽法制漿及亞硫酸鹽法制漿。非木材化學(xué)法制漿工藝流程基本相同，通常為：非木材原料經(jīng)過備料后，進(jìn)入蒸煮設(shè)備進(jìn)行蒸煮，非木材原料在高溫蒸煮藥液的作用下分離溶出木素，所得紙漿通過洗滌篩選工段凈化后，獲得質(zhì)量較好的本色漿，如需得到白度較高的紙漿，還需進(jìn)行漂白處理。非木材制漿工藝生產(chǎn)流程見圖6。圖6非木材制漿工藝生產(chǎn)流程圖3.廢紙制漿工藝廢紙制漿指以廢紙為原料，經(jīng)過碎漿處理，必要時(shí)進(jìn)行脫墨、漂白等工序制成紙漿的生產(chǎn)過程。廢紙制漿生產(chǎn)主要由碎漿、篩選及凈化、洗滌和濃縮、漂白四部分組成。根據(jù)原料、生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品特性的不同，廢紙制漿生產(chǎn)工藝主要分為非脫墨廢紙制漿和脫墨廢紙制漿。目前廢紙制漿以脫墨漿生產(chǎn)為主。典型脫墨制漿采用機(jī)械和化學(xué)單元處理的流程，將油墨從纖維上除去。生產(chǎn)工藝流程主要包括廢紙的離解、廢紙漿的篩選和凈化、脫墨、漿料的濃縮與存儲(chǔ)、熱分散等，生產(chǎn)工藝流程見圖7。脫墨漿可用于包括諸如新聞紙、薄棉紙、印刷和復(fù)印紙、雜志紙（超級(jí)壓光紙/輕涂紙）、某些等級(jí)的硬紙盒等產(chǎn)品。7脫墨漿生產(chǎn)工藝流程圖非脫墨制漿的工藝流程較脫墨漿簡單許多，生產(chǎn)流程中采用機(jī)械清潔的流程，少了脫墨、漂白等過程，典型非脫墨廢紙制漿生產(chǎn)工藝流程見圖8。非脫墨漿主要用來生產(chǎn)箱紙板、瓦楞紙以及低級(jí)的紙板等產(chǎn)品。大多數(shù)廢紙制漿線都與造紙整合在一起。圖8非脫墨漿生產(chǎn)工藝流程圖4.造紙工藝造紙是用紙漿制成各種紙制品的過程。造紙企業(yè)的紙產(chǎn)品和工藝布局不盡相同，通常包括漿料制備、上漿系統(tǒng)、紙機(jī)和紙板機(jī)等基本單元。紙和紙板的生產(chǎn)都采用通用技術(shù)，但由于纖維和非纖維原材料的不同物理和化學(xué)特性，以及制造工藝上的可變性，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量變化范圍很寬。來自制漿車間的紙漿或漿板，需經(jīng)過打漿、加填料、施膠、調(diào)色、凈化、篩選等一系列加工程序，然后在造紙機(jī)或紙板機(jī)上通過紙頁成形、脫水、壓榨、干燥、壓光和卷取，抄成紙卷，紙卷經(jīng)過分切，裁成一定規(guī)格的平板紙；或通過復(fù)卷，分卷為一定規(guī)格的卷筒紙，最終予以包裝。一定情況下，在分切或復(fù)卷前，還需進(jìn)行超級(jí)壓光處理，造紙工藝流程見圖9。圖9紙及紙板抄造工藝流程圖現(xiàn)代造紙工藝的紙頁成形是在紙機(jī)上完成的。紙機(jī)的分類通常是以其網(wǎng)部的形式來進(jìn)行的。一般可分為長網(wǎng)紙機(jī)、圓網(wǎng)紙機(jī)和夾網(wǎng)紙機(jī)。長網(wǎng)紙機(jī)的網(wǎng)部由長網(wǎng)案組成。有一個(gè)水平的或近似水平的供紙料脫水的網(wǎng)面，網(wǎng)的下面裝配有適應(yīng)不同要求的各種脫水元件。長網(wǎng)紙機(jī)是一種廣泛使用的紙機(jī)類型，一般車速在600～800m/min范圍內(nèi)，可以抄造絕大多數(shù)的紙張品種。長網(wǎng)紙機(jī)的缺點(diǎn)是網(wǎng)部都是向下單面脫水，不可避免其生產(chǎn)的紙兩面存在差異性，從而影響紙的許多特性，如卷曲性、紙面平滑度、印刷性能等。圓網(wǎng)紙機(jī)的網(wǎng)部由圓網(wǎng)籠組成，紙料懸浮液在圓網(wǎng)籠內(nèi)外水位差的作用下過濾成形為濕紙幅。圓網(wǎng)紙機(jī)是一種傳統(tǒng)機(jī)型，適應(yīng)性廣，可以抄造從薄頁紙到紙板等多種產(chǎn)品，并具有結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、動(dòng)力消耗低和投資費(fèi)用省等特點(diǎn)。但由于其結(jié)構(gòu)的限制，存在車速低、生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)品質(zhì)量受限等問題，一般僅用于車速低和生產(chǎn)量小的生產(chǎn)抄造。夾網(wǎng)紙機(jī)的網(wǎng)部由兩張成形網(wǎng)夾持而成。紙料懸浮液經(jīng)流漿箱噴射到兩網(wǎng)夾區(qū)之間，進(jìn)行兩面強(qiáng)制脫水，并迅速形成濕紙幅，其具有運(yùn)行效率高，成形質(zhì)量好，結(jié)構(gòu)緊湊和占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代造紙工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。（二）制漿造紙行業(yè)用能特點(diǎn)現(xiàn)代制漿造紙生產(chǎn)已實(shí)現(xiàn)了機(jī)械自動(dòng)化，設(shè)備運(yùn)行和系統(tǒng)控制需使用電力。電力驅(qū)動(dòng)泵、風(fēng)機(jī)、帶式或螺旋式輸送器、真空泵及壓縮機(jī)的運(yùn)行，還帶動(dòng)機(jī)械漿的磨制、處理廢紙纖維的水利碎漿機(jī)、打漿、靜電除塵器、紅外線干燥等。制漿蒸煮、黑液濃縮、紙業(yè)干燥、化學(xué)助劑制備需用熱能，熱能以蒸汽為主，燃?xì)鉃檩o。許多造紙企業(yè)通過自備電廠進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)，并以熱定電，將原煤、生物質(zhì)燃料轉(zhuǎn)換為蒸汽和電力使用。因此，制漿造紙生產(chǎn)過程的能源效率優(yōu)劣取決于能源品種結(jié)構(gòu)、原料結(jié)構(gòu)、企業(yè)規(guī)模、技術(shù)裝備和自產(chǎn)能源及余能利用等諸多因素。每個(gè)企業(yè)的供能方式差異較大，最主要的有三種類型：（1）電能和熱能均外購；（2）電能外購、熱能自產(chǎn)；（3）有自備熱電站，部分電能外購，熱能自產(chǎn)。由于用能方式不同，各個(gè)企業(yè)統(tǒng)計(jì)的產(chǎn)品綜合能耗不具可比性。為了使單位產(chǎn)品能耗具有可比性，《制漿造紙單位產(chǎn)品能源消耗限額》(GB31825)在計(jì)算單位產(chǎn)品能耗時(shí)統(tǒng)計(jì)主要生產(chǎn)系統(tǒng)的能耗，不包括輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的能耗，電力和熱力均按當(dāng)量值折算成標(biāo)煤。制漿造紙企業(yè)主要的設(shè)備設(shè)施有兩類：一類為工藝功能型（專用設(shè)備），如削片機(jī)、蒸煮鍋、連蒸器、磨漿機(jī)、堿回收系統(tǒng)、打漿機(jī)、紙機(jī)、涂布機(jī)、超級(jí)壓光機(jī)、復(fù)卷機(jī)和分切機(jī)等，這些設(shè)備設(shè)施的能耗不僅與專業(yè)設(shè)備本身的性能和管理水平相關(guān)，也與相應(yīng)的工藝操作和配套通用設(shè)備的運(yùn)行狀況有關(guān)。由于紙漿和紙張產(chǎn)品高度多樣化，甚至同一個(gè)產(chǎn)品的應(yīng)用工藝可能也有很大差別，所以必須考慮到生產(chǎn)技術(shù)的許多因素。另一類為輸送功能型（通用設(shè)備），如各種漿泵、水泵、帶式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、風(fēng)機(jī)等。此外，還有少量輔助類設(shè)備，如攪拌、計(jì)量類等設(shè)備。制漿生產(chǎn)過程中主要耗能工序?yàn)檎糁蠛秃谝赫舭l(fā)，造紙生產(chǎn)過程主要耗能工序?yàn)榧堩摳稍铩?.制漿工藝能耗特點(diǎn)纖維離解對化學(xué)法制漿工藝是蒸煮過程，對機(jī)械法制漿工藝是粗磨過程，對化機(jī)法、半化學(xué)法制漿工藝是化學(xué)預(yù)處理過程和磨漿過程。蒸煮過程需要大量的熱量，粗磨過程消耗大量的電力?；瘜W(xué)制漿的動(dòng)力需求參考值見表1-3。漂白硫酸鹽紙漿的制造消耗大約10～14GJ/Adt的熱能，包括紙漿的干燥，電能消耗量是600～800kW?h/Adt。紙漿干燥的能量消耗占用大約25%的熱能和15%～20%的電能。超過50%的電能消耗用于制漿。能量消耗取決于流程配置、流程設(shè)備和流程控制效率。表1-3化學(xué)制漿動(dòng)力需求參考值主要工藝原木處理蒸煮洗滌篩選氧脫木素和漂白熱力(GJ/Adt)1.0中壓1.4～2.0低壓0.3～0.5低壓0.8～1.1電力(kW?h/Adt)1030～7020～30120～170備注熱力需求取決于原木的處理取決于木種、蒸煮設(shè)備和方式表中所列為無元素氯漂白（ECF）工藝,電力消耗取決于設(shè)備，全無氯漂白工藝(TCF)的熱和電耗要高，但更環(huán)?；瘜W(xué)法制漿根據(jù)生產(chǎn)是否連續(xù)，可以分為連續(xù)蒸煮和間歇蒸煮；根據(jù)使用設(shè)備的不同可分為蒸球（間歇式蒸煮）、立鍋（間歇式蒸煮）、橫管連續(xù)蒸煮器、立式連續(xù)蒸煮器（卡米爾）等。針對我國采用不同原料，不同蒸煮方法，不同蒸煮設(shè)備的不同廠家制漿能耗的一項(xiàng)調(diào)查，同樣制得達(dá)到纖維分離點(diǎn)的粗漿，不同蒸煮設(shè)備的能耗差別較大，依照能耗從小到大的順序排列依次為：立式連續(xù)蒸煮＜立鍋＜蒸球?？谞栠B續(xù)蒸煮器是我國新引進(jìn)的連續(xù)蒸煮設(shè)備，熱能利用充分，能耗比間歇蒸煮低50%?！笆濉逼陂g，我國淘汰容積40m3以下蒸球，鼓勵(lì)化學(xué)制漿采用深度脫木素、低能耗間歇蒸煮或連續(xù)蒸煮、氧脫木素、無元素氯漂白和全無氯漂白等技術(shù)與裝備。國內(nèi)外先進(jìn)的制漿廠一般都有堿回收工藝，其具有顯著的節(jié)能效益。燃燒有機(jī)污染物（黑液、木屑、樹皮等）可生成大量熱能，用于發(fā)電，蒸煮的白液余熱還可回收，從而降低了工廠的總能源消耗。一般機(jī)械漿電力需求很大，主要用于磨漿，電力需求約1400～2900kW?h/Adt?；瘜W(xué)機(jī)械漿對電力的需求較高，一般需要1800～2000kW?h/Adt，主要用于磨漿和篩渣的再磨，其中生產(chǎn)APMP漿質(zhì)量較好，能耗較低，得率較高，近幾年發(fā)展較快?；瘜W(xué)機(jī)械制漿過程整體的熱能需求不高，一般在0～2GJ/Adt。廢紙制漿是回收纖維的加工過程，纖維的來源是含有化學(xué)漿和機(jī)械漿的紙張，因此加工過程所需能量并不大。不過，在各段洗滌過程中還需耗用電力，但熱能消耗較低，總能耗比制造原漿要低得多。廢紙制漿工藝的主要節(jié)能潛力在于脫墨工藝的改善。非脫墨漿對動(dòng)力的需求主要用于水力碎漿、篩選、凈化、漿料的流送等過程，對電能的需求大約為50kW?h/Adt。脫墨制漿中需要熱能的工序主要有熱分散和漂白，對熱能的需求為1.0～2.0GJ/Adt。對電力的需求，除了與非脫墨漿的相同以外，還要再增加脫墨過程的動(dòng)力，大約為40～60kW?h/Adt。脫墨漿總的電力需求為310～610kW?h/Adt。造紙工業(yè)單位產(chǎn)品的能耗與生產(chǎn)工藝、裝備的自動(dòng)化程度及產(chǎn)品的質(zhì)量水平密切相關(guān)。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，往往會(huì)采用復(fù)雜的生產(chǎn)工藝、提高裝備的自動(dòng)化程度，增加工序設(shè)備，導(dǎo)致單位產(chǎn)品能耗的增長。2.造紙工藝能耗特點(diǎn)造紙機(jī)的能耗量取決于所生產(chǎn)紙的等級(jí)和紙漿纖維的質(zhì)量。以電力消耗為例，包裝紙或瓦楞原紙生產(chǎn)的電耗最小，約為500kW?h/t，而印刷紙和書寫紙的電耗約為700～800kW?h/t，一些特殊等級(jí)紙的電耗則更高。造紙生產(chǎn)過程中打漿是一個(gè)耗能很大的工段，打漿電耗約占噸紙電耗的30%～50%，所以打漿部分能源利用效率對噸紙電耗、噸紙成本有較大的影響。從干漿板到疏解漿料的流程是成捆漿板經(jīng)輸送機(jī)送入水力碎漿機(jī)，碎解后送入貯漿池，有時(shí)還需經(jīng)疏解后再送至打漿。漿料在碎漿機(jī)中的濃度分為低濃（＜6%），中濃（6%～10%）和高濃（＞10%）。近年來為了節(jié)能與增加產(chǎn)量，處理干漿板已逐漸從低濃（4%～5%）轉(zhuǎn)為采用中濃。要降低打漿系統(tǒng)的能耗，必須選用高效節(jié)能的打漿設(shè)備。盤磨機(jī)是目前首選的主要打漿設(shè)備，比起盆式打漿機(jī)、錐形精漿機(jī)、圓柱精漿機(jī)等各種類型的打漿設(shè)備，其能耗要低30%～50%。同為盤磨機(jī)，不同形式、不同型號(hào)節(jié)能效果也不同。雖然盤磨機(jī)優(yōu)點(diǎn)很多，但不能完全替代其它打漿設(shè)備。磨漿機(jī)的電耗約為100～300kW?h/t。紙機(jī)網(wǎng)部的主要作用是成形和脫水。以網(wǎng)部脫水為基準(zhǔn)，網(wǎng)部、壓榨部、干燥部脫水的成本約為1∶70∶330，增加網(wǎng)部紙頁的干度，對于整個(gè)紙機(jī)脫水成本的降低非常重要。壓榨部的脫水也十分重要，紙頁在壓榨部降低1%的水分，干燥部烘缸蒸汽消耗可節(jié)省4%～5%。又因?yàn)檫M(jìn)入干燥部的紙頁干度增大，可以使紙機(jī)的車速提高，產(chǎn)量提升，所以壓榨部的脫水效率對能效和經(jīng)濟(jì)性也有影響。網(wǎng)部和壓榨部的吸水裝置借真空吸水系統(tǒng)抽吸，紙機(jī)真空系統(tǒng)耗用大量電力，造紙機(jī)耗用的電力約17%用于真空系統(tǒng)，其中1/3用于網(wǎng)部，2/3用于壓榨部。真空系統(tǒng)的能耗大約為70kW?h/t（隨紙張等級(jí)和氣孔度而變化）。近年來，新型脫水器材、壓榨部寬區(qū)壓榨等節(jié)能技術(shù)與裝備在紙機(jī)網(wǎng)部得到應(yīng)用。紙機(jī)干燥部用汽約占紙機(jī)生產(chǎn)成本的30%以上。大中型紙機(jī)干燥部采用多段通汽、利用多級(jí)閃蒸，合理使用不同質(zhì)量的能量，達(dá)到優(yōu)化干燥工藝和節(jié)能的目的。然而有些紙機(jī)會(huì)出現(xiàn)烘缸內(nèi)凝結(jié)水排出不暢，干燥部蒸汽