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造纸业面临节能降耗的重要任务 探秘造纸厂实现碳中和的具体手段

发布日期:2023-08-04   来源:图|文 综碳能源科技 环鑫卖碳翁 中国能源报

碳中和背景下,造纸行业集中度或进一步提高。碳汇是指通过植树造林、植被恢复等措施,吸收大气中的二氧化碳的过程、活动或机制。

碳中和背景下,利好自备电汽水平高、拥有自有林地的造纸企业,行业集中度将进一步抬升。在碳中和背景下,预计造纸企业新增自备电厂、蒸汽厂的难度与成本将增加,同时倒逼企业增加环保支出,预计各纸种中小产能将进一步出清,行业集中度提升。另一方面,林地作为浆纸产业链最上游,产业重要性将进一步凸显,拥有上游林地资源的造纸企业或可获得通过交易碳汇,获得新业务的发展。

在节能减排成为社会共识的当下,高污染、高排放的造纸业发展现状已无法满足我国能源经济的高质量发展要求。作为国民经济的支柱产业,造纸业面临着能效提升、节能降耗的重要任务。

在造纸行业开展智慧能源系统建设工作,提高造纸行业能源利用率,降低能耗,已成为迫切需求。

一、我国造纸工业发展特征

造纸工业按照上下游,分为制浆和造纸两大工段。造纸企业也分为林浆纸一体化、浆纸一体化、以及造纸企业几类。

工艺及产品多样

无论是上游的制浆,还是下游的造纸及纸制品,都呈现出工艺及产品多样的特征。

根据原料的不同,纸浆可以分为原生浆、再生浆(废纸浆)两大类。其中原生浆的主要原料为林、草、竹等。根据工艺及用途不同,原生浆又分为化学浆、化机浆、机械浆等。

化学浆、化机浆生产过程中都有黑液碱回收工艺,而机械浆工艺过程中没有碱回收工艺。废纸浆,顾名思义,其主要原料是废纸,也是我国的主要原料,和机械浆类似,没有碱回收工艺。

根据工艺及用途不用,纸产品分为新闻纸、印刷纸、生活用纸、包装用纸、白纸板、箱纸板、瓦楞原纸、特种纸和纸板等。其中新闻纸、箱板纸、瓦楞原纸等原料为废纸浆;白纸板、高档印刷纸、高档生活用纸等原料为木浆。

原料依赖进口

根据《中国造纸工业2020年度报告》,2020年全国纸浆生产总量7378万吨,较上年增长2.37%。其中:木浆1490万吨,较上年增长17.51%;废纸浆5363万吨,较上年增长0.22%;非木浆525万吨,较上年增长-10.71%。

其中国内木浆生产的行业集中度较高,APP、亚太森博、晨鸣、太阳等占据了大部分的产能。

2020年我国纸浆消耗总量10200万吨,其中木浆4046万吨,废纸浆5632万吨。可以看出,我国的木浆进口比例占60%以上,而再生浆则大多国内生产。

这是自然禀赋决定的,我国森林覆盖率不高,但纸浆的需求量很大,因此国内的原生浆生产大多要么进口木片在国内生产,要么直接进口纸浆。从整体上看,我国的原料进口依赖性很高。

产业集中度低

2020年全国纸及纸板生产企业约2500家,全国纸及纸板生产量11260万吨,较上年增长4.60%。消费量11827万吨,较上年增长10.49%。纸和纸板生产的行业集中度较低。

二、造纸业节能包括哪些部分?

一般而言,造纸业智慧能源系统涵盖节能减排、低碳清洁理念、循环可持续发展及污染治理外包四大模块。

其中,节能减排是建设造纸业智慧能源系统的根本出发点。

从技术集成角度,造纸业节能包括以下几个方面:

1、蒸汽动力系统能量梯级利用与集成,包括多能流耦合、冷热电三联供和生物质发电相关技术,通过不同品级蒸汽能源的高效利用,实现能源梯级利用和有效集成。

2、低位能能量的利用技术,包括低能耗打浆技术、低能耗原材料替代技术、强机械脱水节能集成技术、高效干燥技术、软测量与优化控制技术、变频驱动技术相关应用,充分利用低位能能量。

3、过程余热回收集成技术等,包括溴化锂制冷、制热技术,充分吸收余热所含能量。

三、节能技术落地的具体手段

从节能技术落地来看,可以从制浆及碱回收工段节能技术与造纸过程节能技术两方面着手。

在制浆及碱回收工段节能技术方面,具体手段如下:

1、间歇式置换蒸煮技术。在20万t/a以下的制浆厂可通过采用新一代间歇式置换蒸煮技术(DDS)实现节能。

2、连蒸技术。改良后的连蒸技术包括:使用单体汽液相蒸煮系统、单体液相蒸煮系统、双体汽液相蒸煮系统和双体液相蒸煮系统,改进蒸煮工艺技术设备等。

3、蒸煮工序乏汽回收。连续蒸煮时乏汽连续排放,回收较为容易,可用于水加热等。

4、变频技术应用于磨浆。变频技术可以解决"大马拉小车"的磨浆设备动力浪费问题,有效提高系统能效。

5、中浓打浆。能使纤维保留相对较长的长度,较低的纤维束含量,以此大幅度减少打浆电耗。

6、碱回收节能技术。碱回收具有较高的经济价值,可以通过多种方式实现回收,如:超高压、超高温碱回收炉、高浓度黑液直燃,板式结晶蒸发技术,连续苛化器和真空过滤白泥脱水等。

7、废水利用。通过水净化和膜渗透装置过滤出有用的造纸或化学原料,将过滤用的水继续用于生产过程。

在造纸过程节能技术方面,则可采用如下手段:

1、热泵供热技术。可实现烘缸冷凝水排出,降低汽耗,提高车速和产品质量。

2、自由半浮球式蒸汽疏水技术。主要解决疏水问题,降低漏汽率、加快排水,保证设备稳定工作、延长使用寿命等。

3、热压榨。降低压榨费用,提高纸干度,最终实现用汽节省。

4、新型量调节多喷嘴热泵。提高烘缸性能,提升烘缸产最,减少新蒸汽用量。

在技术节能的基础上,针对造纸业减排,可以从优化产品结构,采用清洁生产工艺,新建项目的高科技使用,新技术促进老设备技术改造,淘汰落后产能、降低系统平均能耗及管理提高用能效率等手段实现减排。

整体而言,通过以上节能减排理念和技术的应用,显著提升了造纸行业的整体经济性能,减少了生产过程中的用电、用汽、用热消耗,降低生产成本,提高产品质量,减少污染排放,将带来可观的经济效益和社会效益。

另外,低碳清洁是节能减排的进一步深化和落地,造纸业清洁生产具体技术包括:造纸白水回用技术;脱墨工艺的改进;纤维处理技术的应用(包括节能筛、节能水浆泵的应用等);造纸机械的更新(靴式压榨、钢制缸,高速宽纸机的开发应用等):电机的节能技术(高效超高效电机、永磁电机的应用等);透平风机、磁悬浮风机应用;离心空压机+余热(零汽耗)技术应用;造纸污泥的回用技术等。

需要注意的是,造纸业污染治理成本大、技术要求高,有的企业自身治理存在一定困难。一些欧洲国家已成功实现生态工业发展中的资源外包,包括废物流集中、能源管理外包和集群外包三种方式,其中能源管理外包是提高我国能源利用效率的有效途径。

此前有业内人士提出了包括造纸能源微网、节能三环节模型、造纸智慧能源模型和模型库及智能管理平台等想法,并进行了实际验证,取得了实际可观的效果。

随着“双碳”战略目标的继续推进,综合智慧能源作为新业态将在造纸业中发挥着越来越重要的作用,相关综合能源服务企业也可关注这一场景,抓住机遇,开拓市场。


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