1、某造纸企业能效提升项目技术经济分析陈志刚马军张杰摘 要：造纸企业的能源消耗主要在是蒸汽和电力。本次能效提升项目为 PM6 纸机真空系统优化和污泥焚烧炉背压节能改造，总投入资金约 5005 万元，通过这些已经实施的方案后，节电 15967.68 万 kWh/年，每年可节约费用 9580.6 万元，具有良好的环境效益和经济效益。关键词：造纸;能效提升;技术经济造纸工业是一个与国民经济发展息息相关的重要产业，纸及纸板的消费量增长速度一般与其国民生产总值增长速度同步，是国际上共认的“永不衰竭”的工业。在目前的主要造纸浆种中，废纸纸浆已位居首位1。造纸工艺过程中主要的能源消耗是电力和蒸汽2，因此，造纸企
2、业能效提升的关注点也主要在蒸汽和电力供应系统中。1 厂区现状及能源消耗1.1 厂区现状厂区主要产品有单面涂布灰底白纸板等，统称涂布纸板;以商品木浆和废纸为主要原料，经碎解、除渣、粗筛、精筛、疏解等浆制备工艺过程，成为可以利用的废纸浆和木浆，再经各流送系统进入纸机抄造，经纸页成型压梓、烘干、施胶、压光、涂布等造纸工艺过程，成为各类白纸板产品。根据企业现场的生产工艺及布置情况，总体可分为备浆处、造纸处、化工处、产品整理处、公用工程（包括热电厂、焚烧炉、水环处等），企业 PM6（6#纸机）、PM4（4#纸机）主要生产工艺流程基本一致。1.2 蒸汽供应系统企业在生产过程中需要使用大量的蒸汽，根据生产工
3、艺要求，需要使用 2 种压力等级的蒸汽，蒸汽压力分别为 1.6MPa、0.58MPa。企业装备有二台 300t/h 高温高压循环流化床锅炉，锅炉产生的高压蒸汽送汽轮发电机发电，企业装备有二台抽汽式汽轮机组，功率为 60MW/台，汽轮机组有二级抽汽口，一级抽汽口蒸汽压力为 1.7MPa，二级抽汽口蒸汽压力为 0.6MPa。为了解决日益增多的造纸污泥对企业发展的制约，企业于 2014 年建成两台污泥焚烧炉，并配置两台余热锅炉。焚烧炉配置的 130t/h 余热锅炉产生的 5.3MPaG、485蒸汽经减温减压至1.9MPaG、300中压蒸汽和 0.9MPaG、220低压蒸汽，直供 4 号纸机。PM4
4、纸机用汽不足部分由热电厂和外购汽补充供应。1.3 供电系统企业用电由宁波 220kV 江南变和厂内自备热电厂供应，热电厂两台 60MW 自备发电机各通过全封闭母线连接至主变，经主變升压后接入电厂内 35kV 母线。厂区现有 126 台变压器，高压侧都是 35kV，低压侧有 6kV、720V、420V 三种。其中 PM6 配置有 66 台变压器，PM4 配置有 60 台变压器，PM6 和 PM4 的供配电系统相对独立。造纸车间和制浆车间的高压用电系统是单级电压，分别从 35kV 线引入各配电所，由配电变分别降压后向 6kV 和 690V 厂用母线供电。纸机低压厂用电系统通过连接在 35kV 高压
5、厂用电系统经 35/0.42kV 变压器向400V 低压负荷供电。电容补偿的情况：热电厂在 35kV 母线配置有静电补偿电容器二组（8Mvar 和 15Mvar），当一台发电机停役检修时视系统输入功率因数情况（要求大于 0.90）投入运行。2 改造方案技术经济分析方案一：污泥焚烧炉背压节能改造污泥焚烧炉通过减温减压直接供汽改为经背压机组发电供汽，发电机功率 2.0万 kW，年运行 330 天，年可发电 1.5 亿 kWh。（1）技术可行性评估背压机组是热电联合生产运行的机组，热电联产使能源得到合理利用，是节约能源的一项重要措施。在众多的汽轮发电机组中，背压机由于消除了凝汽器的冷源损失，在热力循
6、环效率方面是最高的，从而降低了发电煤耗、节约能源，故而得以广泛应用3。因此，技术上可行。（2）能源环境可行性评估该方案投入使用后，会减低企业的排放，同时由于该方案有较好的节电效果，减少企业能源消耗，具有很好的环境效益。（3）经济可行性评估该方案总投资约为 5000 万元。方案实施后节约费用估算：发电机功率 2.0 万 kW，年运行 330 天，年可发电 1.5 亿 kWh。电价为 0.6 元/kWh 计算，年可节约电费 9000 万元。内部收益率 IRR 为 46%。该方案的其他经济指标见下表。该方案内部收益率远大于行业基准收益率，可行。方案 2：PM6 真空系统优化系统优化停用 2 台 55
7、0kW 真空泵，原设计：每张毛布 2 台真空泵，改善后：每两张毛布使用 3 台真空泵，目前在满足现有的系统真空情况下，压榨毛布真空泵已有 2 台停用。（1）技术可行性评估真空泵工作时其吸气口与被抽真空容器或真空系统主抽泵相接。这种真空泵的转子与转子之间、转子与泵壳之间互不接触，间隙一般为 0.1-0.8 毫米;不需要用油润滑。转子型线有圆弧线、渐开线和摆线等。渐开线转子泵的容积利用率高，加工精度易于保证，故转子型线多用渐开线型。罗茨真空泵的转速可高达3450-4100 转/分;抽气速率为 30-10000 升/秒;极限真空：单级为 6.5102帕，双级为 1103 帕。因此，技术上可行。（2）
8、能源环境可行性评估该方案投入使用后，对环境不会造成影响，同时由于该方案有较好的节电效果，减少企业能源消耗，具有很好的环境效益。（3）经济可行性评估该方案总投资约为 5 万元。方案实施后节约费用估算：单台真空泵功率为 550kW，每天可节降电耗约 24h*560kW=13440 度，年节降电耗=13440 度/台30 天2 台12 月=967.68 万 kWh电价为 0.6 元/kWh 计算，年可节约电费 580.6 万元。因此，投资效益很好。3 结论本次能效提升项目总投入约 5005 万元，年节约用电预计 15967.68 万 kWh，每年可节约费用 9580.6 万元，取得了良好的环境效益和经济效益。参考文献：1刘洪斌、王松林、张瑞霞.造纸节能减排技术M.化学工业出版社，2010.2王庆一.能源效率及其政策和技术（上）J.节能与环保，2001，（06）：11-14.3林君.造纸企业能源效率评价体系研究D.2013.