浆纸企业节能减排实践案例分析

文/杨恒

亚太森博（山东）浆纸有限公司

制浆造纸行业是一个资源密集型行业，对森林资源和水资源的需求大，环境保护压力大。随着国家环保政策收紧、排放标准日趋严格，对制浆造纸行业清洁生产技术的要求也越来越高。节能减排技术创新对于制浆造纸行业结构调整和转型升级，有着重要的支撑和推动作用，是实现可持续发展的必由之路^[1,2]。

本文主要介绍制浆造纸企业部分节能减排技术的实践案例，与业界同行分享、探讨，共同促进行业的绿色可持续发展。

1 碱回收石灰窑燃烧氯碱氯酸盐副产氢气案例

1.1 案例背景

国内外浆厂的氯碱氯酸盐副产氢气除在盐酸合成工段少量使用外，其余大部分作放空处理。与此同时，碱回收白泥石灰窑以燃烧化石能源——重油、天然气为主。通过技术研发，将氯碱氢气、氯酸盐工段的副产氢气进行收集、提纯，输送到碱回收白泥石灰窑中，与重油、天然气一起混合燃烧，在节约能源的同时，消除了氢气大量放空可能带来的安全隐患^[3]，具有显著的节能、环保效益。

1.2 技术简介

主要工艺技术包括：氯碱氯酸盐副产氢气回收、提纯技术；氢气安全输送、阻火防爆技术；氢气在白泥石灰窑中的燃烧技术。

1.2.1 氯碱氯酸盐副产氢气的回收、提纯技术

项目通过研制氢气水洗塔、碱洗塔，新增高强度活性炭氢气过滤器（去除微量*）、氢气压缩机、氢气冷却器（除水）、氢气加热器（升温至露点以上）、在线氢气流量计、在线氢气含氧量分析仪等，进行氢气活性炭过滤器高强度活性炭的选型测试，开发氢气纯化过程的氢气水洗降温、碱洗除氯净化技术。

1.2.2 氢气安全输送、阻火防爆技术

在石灰窑处阻火器前加设氢气精密过滤装置，以截留穿漏的活性炭粉末、管道系统杂质，防止堵塞燃烧枪头，引发事故。在石灰窑处过滤器后、燃烧器枪头前，加设氢气阻火器，以确保安全运行。在石灰窑处阻火器前、过滤器后，加设氢气管道除水疏水装置。在石灰窑处加设氢气紧急放空装置，以确保紧急排空或管道吹扫。

1.2.3 氢气在白泥石灰窑中的燃烧技术

其关键是特殊结构的氢气-重油燃烧枪，结构多层同心圆结构-蜂窝孔燃烧器，蒸汽-重油走中心管，第二圈点火液化石油气-氢气，第三圈即最外圈主空气。气体分布由三区域固定节流孔及三个气体控制阀控制，主要的空气引入通过径向和轴向式的空气分配控制分布器控制。氢气以一定量与重油在碱回收石灰窑中燃烧，分解白泥碳酸钙，制得生石灰。

2 臭气焚烧炉燃烧甲醇案例

2.1 案例背景

臭气焚烧炉主要用来处理浆厂生产中所产生的废气，采用的燃料为柴油。项目使用碱回收车间蒸发工段产生的甲醇作为替代燃料，节约柴油，实现节能效果。

浆厂在制浆过程及处理废水、废气的过程中，会有污冷凝水产生。碱回收车间的蒸发、碱炉、苛化石灰窑等工段处均有重污水收集管和收集槽，并配有重污水泵，通过这些设备，可以将重污水送到蒸发工段的甲醇系统，甲醇系统包含汽提塔，甲醇塔，部分冷凝器，重污水冷凝器及配套泵、调节阀等设备，利用两次汽提，五次冷凝工艺技术，从重污水中可以提取甲醇。

项目将提取的蒸发工段甲醇副产品送到臭气焚烧炉燃烧，作为燃料替代柴油，节约柴油，经济效益、环境效益显著。

2.2 技术简介

2.2.1 甲醇提取技术

在蒸发工段进行重污水收集，再利用气提塔从重污水中提取汽提气，经过回流冷凝器和调节冷凝器后，送到甲醇塔。在甲醇塔上部是部分冷凝器，后面还有一个甲醇冷凝器，在这里，甲醇成为液态，不能冷凝的部分送到CNCG（高浓非凝气）系统。利用蒸汽汽提、多级冷却技术，获得甲醇。

2.2.2 甲醇输送技术

在甲醇输送泵后，设置压力控制系统，压力调节后，从甲醇槽送到臭气焚烧炉。另外，根据需要，甲醇也可以送往石灰窑或者碱回收炉进行燃烧。

2.2.3 臭气焚烧炉燃烧甲醇技术

对臭气焚烧炉的进风系统优化改造，制定了科学的进风分配方案，调整了臭气焚烧炉的控温方式，研制了新型的火焰探测系统和双火焰探测技术，稳定臭气焚烧炉的运行效果。

对NCG（非凝气）系统的燃烧进行改进，增加新管线，变更相应逻辑程序，在没有NCG时可用空气替代。同时，试验新型柴油喷嘴，升级雾化系统，更换控制阀，使燃烧更充分。

3 漂白废水余热回收案例

3.1 案例背景

废水余热回收作为一种利用低位废水热源的节能装置，用于余热回收和提高能源利用率的意义变得日趋重要。浆线每天产生高温的酸性废水和碱性废水，在进入污水处理系统前，因温度较高易发生反应，造成下游换热器结垢堵塞。该项目在酸碱废水混合前，回收利用该废水的部分热能，还间接解决了较高酸碱废水造成下游换热器结垢堵塞的技术难题。

回收的热量用来加热锅炉水和工艺水，通过减少蒸汽的用量达到节约成本的目的。项目利用污水余热将锅炉给水、工艺水提温，节约大量低压蒸汽。

3.2 技术简介

项目将废水部分热能通过热交换回收，既回收余热，又降低了污水处理厂进水温度，有利于生化处理系统，一举多得。项目采用管式换热机组，解决漂白废水结垢定期清洗；将低品位废水余热通过不同的换热机组和余热梯级利用技术，分别将普通工艺清水及电站锅炉进水，在不同换热器与漂白废水进行换热，节约大量低压蒸汽。

该余热回收技术兼具降温、降低结垢效果，实现浆线漂白废水余热集中换热、工艺洗浆热水梯度利用的动态平衡，节约一次蒸汽。利用该技术，可以使浆厂不但回收了大量高温漂白废水余热，而且降低了去污水处理厂进行生化处理的废水冷却降温系统的电费，取得良好的经济、环境和社会效益。

4 城市中水回用案例

4.1 案例背景

项目是基于对城市污水场处理后的废水进行再处理，使其达到浆厂用水标准，回用浆厂，用作除盐水进水补水，既减少了城市污水的排污量，又可降低工厂对清洁水的消耗，实现企业的清洁生产和循环经济。

目前，国内外解决缺水问题时，中水回用首选为可靠的、可以重复利用的第二水源，其中城市污水已被开辟为第二淡水资源。制浆造纸行业如果能充分利用城市污水再处理回用技术，即能够降低清水消耗量，缓解水资源的紧缺，又能够实现可观的经济效益，可谓一举两得。

4.2 技术简介

城市污水场处理后的污水进入双膜系统，去除溶解性固体TDS，同时去除悬浮物和溶解性有机物。整套系统由预处理工段、超滤工段，反渗透工段、清洗系统、浓水处理系统组成。

预处理工段主要设备是自清洗过滤器。水由进水口进入自清洗过滤器机体，运行及控制不需外接任何能源就可以自动清洗过滤，自动排污。超滤是以压力差为推动力的膜分离技术，平均孔径介于反渗透膜与微孔滤膜之间，截留水中的细菌、病毒、胶体、大分子等微粒，而水和低分子量溶质透过膜。反渗透膜的膜孔径非常小，能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。

反渗透膜产生的浓水COD较高，不能直接排放，浓水中的COD用传统的水处理技术很难除去，项目利用流化床-芬顿技术对浓水进行处理，当浓水COD指标高于污水处理二级出水时，经芬顿流体化床工艺深度氧化处理；当浓水COD指标低于污水处理二级出水时，作为芬顿系统的旁通水。

5. 低白度木浆新产品研发案例

5.1 案例背景

目前，我国已经成为世界上纸及纸产品的生产和消费大国，但我国的绝大多数生活用纸、卫生纸均为高白度的阔叶木硫酸盐漂白纸浆为主的加工品。随着我国建设“生态中国”对环境与气候问题的重视，纸页的低白度化越来越受到关注。

低白度木浆和浆板及其制品：低白度卫生纸、纸巾纸、擦拭等生活用纸、特定用途低白文化用纸等的制备，较之此前高白度漂*更加环保、*和无害化；除可杜绝有机卤化物排放外，还可实现人与环境的和谐、可持续发展，对资源尤其是淡水资源的节约和环境保护均具有重要的战略意义。

因此，研发低白度硫酸盐木浆生产工艺技术，从木浆制造过程更加低碳、环保，可以节约木材纤维资源，节约漂白化学药品、减少污染。可以实现节约资源、保护环境的可持续发展，有利于经济效益与环境效益的双赢。

5.2 技术简介

项目研发的低白度硫酸盐木浆主要生产工艺包括：木片备料、硫酸盐连续蒸煮、喷放洗涤后黄浆氧脱木素、漂白剂减量化的四段漂*板机抄造。

项目研发了对应不同树种纤维的低白度木浆生产工艺；优化蒸煮工艺与控制技术，优化蒸煮用碱量、蒸煮温度和蒸煮时间，降低了喷放浆COD，取得较高的蒸煮得率；开发漂白段数的在线自动切换技术，系统可依据三段浆的白度，自动运行第四段漂白；批量产品质量稳定，在低白度的同时，保持浆料的其它各项性能指标，满足客户需求。

项目技术符合目前制浆造纸行业节能减排、清洁生产发展趋势，对资源节约、环境保护及生产成本降低均具有重要的战略意义，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益，市场前景广阔。

6. 结语

随着国家双碳目标的出台，环保政策仍将是影响制浆造纸企业生产生存和发展的重要因素之一^[4]。国家将继续鼓励企业研发应用先进的节能减排技术，推进转型升级和高质量发展，提升产业竞争力。加大节能减排技术的研发及应用，不仅可以为企业可持续发展提供技术保障，同时对制浆造纸行业的发展进步具有长远意义。

参考文献

[1] 中国造纸协会, 中国造纸学会. 中国造纸工业可持续发展白皮书[R]. 2019

[2] 赵伟.可持续发展的中国造纸工业[J]. 中华纸业, 2019, 40(5):25-27.

[3] 刘若飞,赵会山,杜淮强等. 100万t/a浆线碱回收石灰窑燃烧氯碱氯酸盐副产氢气技术[C]. 中国造纸学会第十七届学术年会论文集. 中国西安: 中国造纸学会, 2016. 402-408.

[4] 樊慧明,李嘉禾,郭鸣凤. 国家环保新政策与造纸行业面临的挑战[J]. 造纸科学与技术, 2018, 37(3):72-79.