发展循环经济实施清洁生产

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发展循环经济实施清洁生产

全国第四届特种纸年会暨衢州特种纸产业发展国际论坛论文集

发展循环经济实施清洁生产

俞正江

（衙州凯乐特种纸业有限公司，浙江衢州，３２４０２２）

发展循环经济是近年国家提出的一项重大战略，强调遵循生态学规律，以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，发展循环经济，能够优化资源配置，节约资源消耗，减少废弃物排放，循环利用资源，减少环境污染。２００９年１月１３日召开的２００９年全国环境保护工作会议确定，２００９年全国二氧化硫、化学需氧量（ＣＯＤ）排放量分别比２ｔＪＩ）８年下降２％、３％以上，比２（Ｘ）５年下降９％、８％以上。全年分别要淘汰炼铁、炼钢、造纸、电力落后生产能力Ｉ（Ｄ０万ｔ、６００万ｔ、５０万ｔ和１５００万ｋＷｈ。随着环保政策逐步严格，做不好的企业将面临被淘汰的局面。而做好了可以给企业增加效益，对社会减少污染物的排放，可见实施清洁生产是利国、利民、利己的大事情。造纸企业给社会的印象一直是高排放、高污染、高能源消耗的典型之一。但是从一些知名企业如玖龙纸业、晨鸣纸业、民丰特纸等可持续发展之路来看，发展循环经济，实施清洁生产是造纸企业生存、发展、壮大的必由之路。本文将就造纸企业尤其是特种纸企业实施清洁生产可行性值得注意的地方做一小结，希望能引起同行的重视并能针对各企业情况发挥一点实际的作用。

造纸行业主要使用水和纤维为原料，使用能源为电、汽（煤），排放物主要为污水和烟道气（使用商品蒸汽企业无）。应从以上几方面改变落后的观念，改进或更换陈旧的设备，推行和使用先进的生产工艺，实现“节能、降耗、减污、增效”。

１．节水的多种手段

１．１喷淋用水优化，纸机喷淋用水是造纸车问的最大用水环节，即使是现代化造纸工厂，设计先进的喷头吨纸产品用水也在ｌｍ３左右，通过喷淋用水优化来降低用水量是相当可观的。通过渊整喷淋管嘴的总量、位置、喷射角度及喷嘴与纸机毛布／网之问的距离，优化用水；通过改变喷淋用水的温度和压力以确定是否取得高效的清洗效果；尽量采取低温和低速水流；使用不同形式的喷嘴，如平板式、针式等；Ｉ、日ｊ歇式喷淋，如每小时喷射ｌｏ分钟；使用蒸汽冷凝器冷却喷淋水。

１．２造纸企业都有自身的冷却水环路，如涡轮蒸汽机冷却用水、压缩机冷却用水、复卷机闸冷却用水、蒸汽冷凝器冷却用水、磨浆机变速箱冷却用水等。虽然这些装置最初安装时可能是直流冷却系统，但仍然有办法优化这类用水，如收集直流冷却水并导入工艺储水池再利用，或将直流冷却系统改造为闭路循环系统等。

１．３优化密封用水，造纸厂都有大量的填料式密封件，通常需要水来润滑，多数隋况下是使用新水。尽管每一密封件用水流量都很低，但由于大量使用密封件，用水总量却很大。在这方面有两种可选用的水管理方案：用澄清水作密封件润滑，这需要一段时Ｉ’日Ｊ的试验和监测以保证澄清水的水质能够满足要求；用机械密封代替填充式密封。若机械密封不可行，可以安装水表，记录用水量，看是否能够找出其它ｆＥｔＥ密封用水的措施。

１．４安装干式真空系统，干式真空系统（如离心扇）已经有了某些特定的应用，它的广泛应用一定能大大降低工厂整体用水量。不过，为防止水对扇叶的腐蚀损害，需要有效的脱水预处理。

１．５池槽自动清洗系统，传统的纸机储浆池等池槽都是敞开式池槽，通常是人工用水管清洗，一些企业现已使用自动“原位清洗”系统，即通过安装在池槽顶部的喷淋球来清洗，它可以使用水量得到有效控制。

１．６高浓打浆及成形技术可以大大降低纸机各部水量的消耗。１４７

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１．７废水的再利用，如民丰特纸公一Ｊ造纸废水再生回用工程，是将二沉淀池废水进行深度处理后排入清水水库，供生产使用。对于节约用水、减少污染、节约成本做了有意义的尝试。

２．节电的多种手段

２．１泵类是造纸企业用电量３０％以上的大户。当前，造纸企业的水泵、浆泵效率普遍偏低；泵组选型过大、运行控制方式落后。多数企业仍然采用定速驱动，水泵的流量主要通过阀门调节。受季节、气候、工作负载等诸多因素的影响，水泵经常处于较低负载甚至节流５０％以上运行，由于存在节流损失及偏离高效区运行，能量浪费非常严重。因此，造纸企业水泵节能的技术和方法，提高水泵的工作效率，对提高企业的经济效益和社会效益具有重要意义。水泵的节能包括水泵及电机没备选型、设备效率节能、系统降耗增效节能、调速运行、减少无功损耗节能儿个方面。它们的作用虽不同，但相辅相成、缺一不可。同时，加强水泵运行管理，提高没备完好率，确保没备安全可靠运行，是造纸企业水泵节能的基本保证。

２．１．１合理选型

电机选型应淘汰老式的Ｊｏ系列电机，使用节能的Ｙ型电机甚至Ｙｘ电机；水泵的选型要注意选用节能水泵，另外要根据扬程和流量合理确定水泵的工况点。节能水泵在叶轮结构与材料、泵体结构与材料、密封元件、轴承等诸多方面进行了改进与改良，其机械效率、容积效率、水力效率都有较大幅度的提高。说明在水泵效率相近的情况下，选择工作点位于其性能曲线的陡峭部分的水泵，可减少在实际生产中流量的过大波动。通常情况下，选用流量大、低转速的水泵往往优于选用流量小、高转速的水泵。

２．１．２提高水泵的效率

提高传动装置的效率。水泵与电机２＿ｆｓＪ多采用Ｖ带（三角胶带）传动，提高Ｖ带转动的效率主要是保证胶带具有一定转动包角和保持胶带合适的松紧度。运行一段时Ｉ’日ｊ后胶带发生塑性变性而伸长，导致包角减小和张力降低，此时要及时通过中心距进行调节。另外，由于带轮的加工误差，或者新旧胶带混用容易造成各根胶带松紧不一，受力不均，降低了传动效率。因此，应选择加工精度高、质量好的带轮和胶带，更换胶带时要做到一次全部更换。对于直接采用联轴器联接的水泵，其传动效率明显高于Ｖ带转动，但只有保证水泵与电动机的ｌ司轴度精确、联接螺栓紧固度，才能进一步提高传动装置的效率。

提高管路的效率，管路效率受管径大小、管道长度、管道弯度和数量、进出水阀门型式的影响。选用经济管径水管的阻力损失与管径的５次方成反比，水管直径越小，阻力就越大。出水管的经济管径为水泵流量开方后的０．６ｊ｝旬．８倍，进水管的经济管径为水流量开方后的０．８－ｏ．９２倍。管道长度和管道弯度及数量主要由工艺条件决定，管道越长、弯度越大，阻力越大。在满足工艺要求的前提下，应尽量减少管道长度，避免或减少采用弯管；进、出水阀门不宜选得太大，过大的阀门阻力过大，特别是泵前后和干管上的阀门，凶阻力过大往往消耗水泵２％一６％的动力。

研究和改进调节方式是水泵节能的关键所在。根据相似理论，对于同一台水泵，流量Ｑ与转速ｎ成正比，扬程Ｈ与转速ｎ的平方成正比，轴功率Ｎ与转速ｉ１的三次方成正比，可见，通过改变水泵的转速能大大降低水泵消耗的功率，从而降低水泵运转所耗的能量。可见，水泵采用渊速运行比节流调节有显著节能效果。常用的水泵节能渊速方式有级串渊速、变压凋速、液力偶合渊速和变频渊速，而变频渊速是最先进和应用最广泛的节能调速方法。变频调速的功率因数提高到接近１，减少无功电流和无功损耗；可实现真正的软启动，可消除对电网和负载的冲击；工作点稳定，水压变化小；谢速范围大，可达到完全的无级渊速。

减小水泵内部的摩擦损失。水泵内部的摩擦损失包括：①水流与泵体泵盖表面产生的摩擦损失；②水流与叶轮高低压两侧流道的表面产生的摩擦损失；③水泵内部各转动部件配合面之Ｉ’日Ｊ的摩擦损失。减小摩擦损失对于前两项而言，若是零件表面粗糙度大，可进行先磨光后涂护，涂护按面积大小采用环氧树脂等底涂、耐磨材料做涂敷处理；若因汽蚀原因造成流道表面局部损伤，应先除锈再涂护，面积小时，可进行焊补、磨光处理。至于第三项，水泵内部各转动部件配合面关键是严把配１４８

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件的加工质量关和装配质量关，确保有理想的水流流态，以降低水泵内部的摩擦损失。

水泵常采用异步电动机驱动，异步电动机属感性负载，功率因数较低，且随负载变化。处于额定负载时功率因数较高，而轻载时功率因数较低，一般在０．２—０．８５之Ｉ’日Ｊ，能量损耗大。异步电动机的无功补偿，是指在保证电动机正常工作的前提下，通过补偿提高用电线路的功率因数，减少供电线路和变压器的能量损耗。

２．１．３合理的检修和维护

选择恰当的轴承。滚动轴承应选择性价比合适的防振轴承，以减弱和消除水泵的振动。确保轴承的制造和安装精度，减小水泵的振动与摩擦损失。

采取适当的润滑方式。根据轴承型式（滑动或滚动）和机组转速选择适宜的润滑介质及冷却方式。加强润滑管理。润滑油脂的质量和数量在轴承润滑中是关键，油脂必须照要求添加，切不可过量；定期检查轴承润滑状态，油脂消耗到一定限度时应立即进行添加；油脂质量发生变化应及时更换。

减小填料函损失；根据水泵的用途和工作场所选择适合的填料。硬度较高的石棉填料使用寿命长，适宜水质条件较好的场所。但如果水质不好，水中泥沙等杂质会很快损伤填料函和泵轴，则适宜选用柔性较好且耐磨的优质纯棉填料。

保持填料压盖合适的松紧程度。如果压盖过紧，填料与泵轴的摩擦力增大，并增大填料消耗，长时间运行将会损伤轴套、烧毁填料，同时填料过紧还会造成机组启动困难；如果压盖过松，则会增大填料漏水量及容积损失，同时空气会从填料函处进入水泵泵腔，导致水泵振动，流量效率降低。运行中填料压盖的松紧，一般填料函的滴水为３０一６【）滴／ｍｉｎ，以填料函不烫手为宜。

２．２其它节电技术

所有高低压配电室全部采用节能电容，节能最高可达１５％。

功率在ｌｌｋＷ以上的电机全部使用变频渊整器，节能最高可达３０％。

变频渊速技术是当前最好的交流渊速技术，在节省３０％以上电能的同时，能提高功率因数和电机工作效率，降低噪音，改善生产和工作环境。电机软启动，减少启动冲击，延长机械设备使用寿命，性能稳定，保护功能完善。变频技术操作简单，自动化程度高。如变频控制磨浆在造纸行业推广应用变频技术，具有良好的经济、社会效益。

中浓打浆技术关键设备是自吸式供料的中浓液压盘磨机，盘磨机在６％一１５％的浓度下操作，改变了我国造纸工业长期依赖低浓打浆的落后面貌。由于盘磨机结构经过了特殊没计，浓度６％一１５％的浆料可顺利通过磨区和磨室，这时磨盘之问的纤维Ｉ坤状物中纤维的密度大，纤维的形态变化依赖纤维与纤维之ｌ’丑Ｊ的剧烈摩擦，使纤维产生挤压、压溃、细胞壁破裂、分丝、帚化、细纤维化等一系列的变化，而受齿纹刀刃直接作用引起纤维形态变化的儿率大为减弱。其结果是纤维的平均长度变长，纤维分丝帚化的作用增强，纤维受切断减少，细小纤维含量降低。这种纤维与纤维之ｌ’日Ｊ的剧烈摩擦引起纤维形态的变化称之为“纤维Ｉ’日Ｊ的内摩擦效应”，最终使打浆电耗节省３％～４％，纸张物理强度指标提高１５—３５％。该项技术正在我国造纸企业中得到推广应用，已有３００多套相关产品和没备在ｌｏ多家企业在线运行。

中高浓抄纸也是节电的一项技术，只要工艺和没备适应，中高浓抄纸节约了大量白水的输送费用：经济效益明显。

３．节汽

３．１造纸机干燥部热泵供热

目前国内各类造纸机的干燥部普遍采用单段、二段或三段通汽方式的常规热力系统，致使废热蒸汽排放污染环境，烘缸积存蒸汽冷凝水，吨纸汽耗高，影响纸机提高车速和提高产品质量，是当前造纸行业普遍存在而又急需解决的问题。热泵供热技术采用专门研制的热泵供热系统由独特设计的热力单元（热泵、高效汽水分离罐、专用凋压罐、专用排水器等）进行优化组合，技术新颖，解决了造纸机烘缸积存蒸汽冷凝水问题，吨纸汽耗降低２０％左右，还提高了车速和产品质量。该技术在武１４９

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汉晨鸣汉阳纸业公司、山东晨鸣纸业、华泰纸业公司、莱阳造纸广、鸭绿江造纸厂、太阳纸业公司、东莞顺盈纸业有限公司等很多企业推广应用，效益显著，１年就可以收回投资。

新型量调节多喷嘴热泵在引进国外先进纸机的基础上，国内企业逐渐推广蒸汽喷射式热泵，用于纸机烘干部，利用锅炉新蒸汽引射烘缸回水的闪蒸汽，升压后再利用。这使得烘缸凝结水回水背压降低，回水通畅，减少了烘缸积水，提高了烘缸转速和产量。另一方面回收了凝结水的闪蒸汽，减少了锅炉的新蒸汽用量。“量调节多喷嘴热泵”凝结水回收系统采用了新型热泵，性能原理均不同于目前市场上常用的“质调节单喷嘴热泵”。后者在输出蒸汽流量变化时，是靠装在热泵前的驱动蒸汽调节阀来渊节的，以保持出口压力不变。其缺点是凋节阀的开关改变阀后的蒸汽压力，由于节流损失了驱动蒸汽的做功能力，使其引射能力大大下降。实验表明当驱动蒸汽的流量下降４０％时，引射能力下降为零，即热泵不能工作。这就是不少纸厂反映“热泵”不好用的原凶。新型多喷嘴量调节热泵经儿年来的实践证明，验证了理论计算，它和单喷嘴质¨爿节热泵相比较，有诸多优越性：（１）驱动蒸汽可以引射多回收闪蒸汽，节能效果显著；（２）具有多喷嘴结构，能满足用户蒸汽流量变化大（３０％一１００％）的工况需要；（３）不用旁通阀，投资下降；（４）系统运行好，不发生积水问题。

３．２自由半浮球式蒸汽疏水技术

自由半浮球式蒸汽疏水阀系列的工作范围几乎覆盖了实际可能遇到的各类疏水问题，包括工作压力，排水量等。该疏水阀漏汽率特别低（＜ｏ．２％）、过冷度小（＜３℃）、排水快、工作稳定可靠，使用寿命长，非常适合于纸机烘缸疏水系统蒸汽凝结水，不论凶温度高而含有大量“显热”，还是洁净的软水，无需软化处理可直接供锅炉使用。该阀突出的高背压率性能，可实施凝结水无泵背压闭路回收，使节能降耗更上—个新台阶。一台ｌＯｔ锅炉，每天产汽２０小时，一年运行３００天，则其年产汽量为６万ｔ，按凝结水回收率为９％计算，其经济效益如下：（１）节能效益：若凝结水温度为８５℃，则冷凝结水的热能约为０．４Ｍｐａ饱和蒸汽的热焙，所以一年所回收凝结水的热能相当于节省５７（Ｊ（Ｒ蒸汽，其效益约为４５．６万元。（２）节水效益：若每ｔ软水价为４元，则一年所恒ｌ收的凝结水价值２２．８万元。（３）减少排污费：以ｌｔ水的排污费为２元计算，则一年所回收的凝结水可减少排污费１１．４万元。该项目产生的年经济效益为７９．８万元。

３．３优化工艺?

优化工艺可从节约木浆、化工材料、优化打浆工艺等考虑。笔者接触过一家特种纸生产企业，做的产品需要添加湿强剂，由于管理人员的疏忽，而操作人员只要湿强达到要求就无责任，一度造成吨纸消耗湿强剂在６０公斤以上。而经过工艺优化，在添加部位和添加时问上做调整，现稳定在吨纸２５公斤。吨纸成本下降１５０元，且降低废水处理成本。

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作者单位：俞正江衙州凯乐特种纸业有限公司,浙江衢州,324022

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