Arvid Johansson 維美德（中國）有限公司

生活用紙生產(chǎn)的可實(shí)施技術(shù)和節(jié)能實(shí)踐

Available Technologies and Operations Reducing Energy for Tissue Production

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可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)今全民關(guān)注的熱點(diǎn)，如何減少纖維用量、節(jié)能降耗和提高回用減少排放等問題自然是生活用紙生產(chǎn)商關(guān)注的焦點(diǎn)。

Advantage NTT技術(shù)的應(yīng)用有效減少纖維用量

圖1顯示生活用紙生產(chǎn)成本，其中纖維和能源消耗分別占據(jù)總成本的64%和15%，因此，降低纖維用量對降低總成本有至關(guān)重要的作用。

圖1 生活用紙生產(chǎn)成本分布

圖2 Advantage NTT衛(wèi)生紙機(jī)

圖2展示的是Advantage NTT衛(wèi)生紙機(jī)，配置結(jié)構(gòu)為流漿箱在下、成形輥在上的新月型成形器、預(yù)脫水真空輥、SymBelt靴壓，靴壓的400～600kN/m高線壓力，4～6Mpa寬壓區(qū)，脫水能力強(qiáng)，紙頁出壓榨后干度高。Advantage NTT紙機(jī)與DCT紙機(jī)的區(qū)別是增加了一套NTT模型帶回路和一個預(yù)壓榨真空脫水輥，NTT模型帶分塑紋模型帶和平紋模型帶（圖3）：生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生活用紙產(chǎn)品，配置塑紋模型帶；生產(chǎn)傳統(tǒng)生活用紙產(chǎn)品，配置平紋模型帶。從停機(jī)、更換塑紋/平紋模型帶到正常生產(chǎn)，僅需要數(shù)小時。

圖3 NTT模型示意圖

表1是DCT、NTT平紋、NTT塑紋衛(wèi)生紙機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品對比，NTT塑紋衛(wèi)生紙機(jī)生產(chǎn)的衛(wèi)生卷紙的松厚度從8提高到11.5，擦手紙松厚度從8提高到13，吸水性從7提高到12，各項指標(biāo)均大幅上升。在保持定量不變的前提下，利用增加的松厚度和吸水性，將得到更多的卷數(shù)。例如：1t干法起皺衛(wèi)生紙原紙經(jīng)過加工后，得到7,526卷產(chǎn)品；1tNTT衛(wèi)生紙原紙經(jīng)過加工后，得到8,960卷產(chǎn)品。實(shí)踐證明，維美德的Advantage NTT技術(shù)可減少10%～30%纖維用量。

節(jié)能降耗可實(shí)施技術(shù)——ViscoNip軟靴壓改善紙頁出壓榨后干度

為了節(jié)能降耗，生產(chǎn)商在規(guī)劃生產(chǎn)工藝時，需明確生產(chǎn)紙種、產(chǎn)量等指標(biāo)，不可盲目提高工藝標(biāo)準(zhǔn)，維美德為生產(chǎn)商提供可應(yīng)用的實(shí)施技術(shù)，包括單壓榨輥取代真空輥，揚(yáng)克缸端蓋密封，提升湍流效率并減小沖漿泵功率的流漿箱，回收流漿箱噴射能量的白水盤水輪機(jī)，取代水環(huán)真空泵的透平風(fēng)機(jī)，取代燃?xì)鈿庹值恼羝麣庹值取?/p>

生活用紙生產(chǎn)中主要的能源包括：天然氣、蒸汽、電。其中電是最昂貴的能源。

圖4 能源消耗和能源成本分布

圖4中左圖表示能源消耗，電占41%，天然氣占31%，蒸汽占28%；圖4中右圖是能源成本，電占58%，蒸汽占20%，天然氣占22%。能耗主要用于濕紙頁中水分蒸發(fā)和干燥、紙機(jī)驅(qū)動、泵和其他，紙頁水分的蒸發(fā)和干燥毫無疑問是能耗的重點(diǎn)，是減少總消耗的重要對象。

在白水系統(tǒng)中，水從50℃提高至100℃，消耗210kJ/kg水，水蒸發(fā)需要能耗2,258kJ/kg水，總能耗為2,468kJ/kg水，即是686kWh/t水。

圖5 壓榨后干度與蒸發(fā)能量

圖5展示了壓榨后干度與蒸發(fā)能量的三個例子，假設(shè)效率均為100%，紙頁最終含水量5%。圖5左一是典型的真空輥壓榨，壓后干度達(dá)到39%，紙頁在真空輥壓榨和揚(yáng)克缸形成的壓區(qū)中脫水，纖維含水量為151%，仍有大量的水需要被蒸發(fā)；圖5右一顯示ViscoNip軟靴壓后的紙幅干度提高至48%，纖維含水量是103%，這將減少30%干燥能源需求。維美德利用ViscoNip寬壓區(qū)壓榨技術(shù)帶來紙頁壓后干度的大幅度提高，這種壓榨方式和其他紙種的靴壓相似，可以更有效地貼合揚(yáng)克缸表面，壓榨后干度可以達(dá)到48%。

圖6 ViscoNip壓榨曲線

ViscoNip壓榨具有靈活的設(shè)計，可以以壓力和松厚度的關(guān)系優(yōu)化最終產(chǎn)品的，圖6是ViscoNip壓榨曲線，橫軸是壓區(qū)位置，縱軸是壓力。從圖中我們可以看到三種完全不同的壓力曲線，三種都是150kN/m。壓榨曲線的不同，是由于壓榨輥兩個油腔之間壓力分配不同導(dǎo)致的。高壓區(qū)壓力可以降低干燥能耗，低壓區(qū)壓力可以得到高松厚度產(chǎn)品?？偩€壓力也可調(diào)。

圖7 真空輥和ViscoNip壓榨后干度橫幅曲線

圖7是真空輥和ViscoNip壓榨后干度橫幅曲線對比，橫軸是紙機(jī)橫幅，縱軸是壓榨后干度。真空輥壓榨后干度曲線,橫向紙幅兩端的干度高，中部干度低，曲線并不好；ViscoNip壓榨后干度曲線顯示橫幅更均勻，并且勻度保持更好。

采取多種措施提高干燥效率

在前面的內(nèi)容里，我們提及假定干燥效率為100%的情況。實(shí)際生產(chǎn)過程中，干燥效率是多少呢？維美德從18臺不同的運(yùn)行紙機(jī)上的數(shù)據(jù)，測定實(shí)際操作中的干燥效率。假設(shè)所有紙機(jī)遵循同樣的情況，即水從50℃提高至100℃，蒸發(fā)。干燥能耗包括：蒸汽、天然氣、電。

圖8 不同衛(wèi)生紙機(jī)對應(yīng)的干燥效率

圖8是從不同衛(wèi)生紙機(jī)中收集的數(shù)據(jù)，橫軸是不同的衛(wèi)生紙機(jī)，縱軸是干燥效率（理論能耗/實(shí)際能耗×100%）。對比中發(fā)現(xiàn)紙機(jī)干燥效率范圍是46%～70%，蒸汽氣罩紙機(jī)的運(yùn)行效率近70%，因為氣罩系統(tǒng)溫度比較低，需要處理更少的熱風(fēng)，帶來較少的損失，干燥效率會高一些。

● 氣罩-揚(yáng)克缸距離對能耗的影響

氣罩到揚(yáng)克缸之間的距離（圖9），橫軸是氣罩到揚(yáng)克缸的距離，縱軸是對應(yīng)的能源消耗。設(shè)定距離為45mm時，能耗是100%，當(dāng)保持所有條件不變，僅僅調(diào)整氣罩-揚(yáng)克缸距離，當(dāng)距離是20mm時，能源消耗是85%，距離增大，能耗增加。這是因為當(dāng)增加氣罩-揚(yáng)克缸距離時，外部冷空氣大量進(jìn)入氣罩消耗熱量，氣罩熱空氣大量溢出，這兩種現(xiàn)象都造成熱能損失。

圖9 氣罩-揚(yáng)克缸距離對能源消耗的影響

圖10 排風(fēng)濕度對能源消耗的影響

● 排風(fēng)濕度對能耗的影響氣罩中的排風(fēng)濕度對能源消耗的影響（圖10），橫軸是排風(fēng)濕度，縱軸是對應(yīng)的消耗。當(dāng)排風(fēng)濕度提高時，對應(yīng)的總消耗值會降低，如果提高排風(fēng)濕度，則氣罩中的濕度也會立即提高，濕度提高，則具有更多的能量，因為濕空氣比干空氣的能量密度更大。如果我們保持氣罩中的更大濕度，則對于提高干燥效率有很大影響。

● 揚(yáng)克缸類型對熱傳導(dǎo)系數(shù)的影響

圖11 揚(yáng)克缸不同類型對傳熱系數(shù)的影響

圖11是揚(yáng)克缸不同類型對傳熱系數(shù)的影響。橫軸是揚(yáng)克缸不同類型，縱軸是揚(yáng)克缸熱傳遞系數(shù)（K值），對比發(fā)現(xiàn)：

1) 深溝紋鑄鐵揚(yáng)克缸比標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵揚(yáng)克缸的K值顯著提升100；

2) 壓榨壓力100kN/m 比150kN/m的K值提升約75；

3) 鋼制揚(yáng)克缸比鑄鐵揚(yáng)克缸的K值提升約100；

4) 沒有金屬噴涂的揚(yáng)克缸比金屬噴涂的揚(yáng)克缸K值略有提升。

ReTurne水輪機(jī)實(shí)現(xiàn)能量回用

為了回收能量，維美德推出ReTurne水輪機(jī)（圖12）用于回收流漿箱的噴射能量。ReTurne是安裝在白水盤中的一種水輪機(jī)，從脫出白水中回收動能，紙頁在成形中脫出的白水進(jìn)入水輪機(jī)，利用連接到水輪機(jī)的發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)能量回收。

圖12 ReTurne水輪機(jī)

圖13 紙機(jī)車速與噴射能量的關(guān)系

流漿箱噴射漿流含有的能量很大程度上取決于車速，漿流噴射能量與車速三次方成正比。圖13是紙機(jī)車速與噴射能量的關(guān)系，橫軸是紙機(jī)車速，縱軸是流漿箱噴射能量?？梢钥吹?，紙機(jī)車速達(dá)到1,500m/min及以上時，噴射能量顯著提升，ReTurne水輪機(jī)從流漿箱噴射能量中回收50%能量，每年可以達(dá)到5,000MWh/年的能量回收，對生產(chǎn)總能耗成本有很大影響。

可實(shí)施技術(shù)和眾多節(jié)能措施的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展——對環(huán)境零影響，實(shí)現(xiàn)工廠和社區(qū)的諧共生關(guān)系，不僅給社會帶來益處，也對工廠有益處。

（漆小華整理）