制浆造纸蒸发温水余热的回收利用

温永贤 伍俊见 徐昌宝



·余热回收利用·

制浆造纸蒸发温水余热的回收利用

温永贤 伍俊见 徐昌宝

(广西农垦集团华垦纸业有限公司,广西来宾，546128)

通过对制浆造纸生产工艺用能的分析,冬季二级泵房供水温度不到20℃,与正常供水温度25～30℃相比相差5～10℃,造成冬季整个生产系统能耗高。而碱回收蒸发板式冷凝器产生的温水(水温45～50℃)大部分通过冷却塔进行冷却降温至30℃以下再循环使用,温水的余热散发到大气中,造成余热损失,且增加循环水站冷却塔系统能耗。现提出蒸发温水余热回收利用的一种方式,将蒸发温水回流到二级泵房清水池,提高冬季生产用水水温,降低生产能耗,节能减排效果显著。

制浆造纸；蒸发温水；余热回收；循环利用；节能减排

目前在多数制浆造纸企业,只有部分碱回收蒸发温水回用到制浆洗浆机喷淋水系统和碱回收苛化系统,大部分冷却水余热一般通过冷却塔散发到大气中,没有得到有效的利用,造成了能源浪费[1-3]。若能对该部分排放掉的余热加以回收利用,则可大大减少冬季工艺能源消耗,提高能源利用效率[4- 6]。

1 实施背景

广西农垦集团天成纸业有限公司碱回收蒸发工段板式冷凝器的1200～1300 m3/h来水由循环水站供给,板式冷凝器产生的350～500 m3/h冷却水(水温45～50℃)送制浆漂白工段洗浆和苛化工段使用；650～800 m3/h回流到循环水站热水池,经热水提升泵送至冷却塔冷却降温到25～32℃后,反复循环使用。大部分冷却水余热通过冷却塔散发到大气中。冬季生产时水温较低,其他需用工艺热水的系统使用蒸汽将水加热提高温度至25～30℃,导致冬季整个生产系统能耗高。工艺流程图如图1所示。

原冷却塔冷凝排空方式能源浪费大,不利于能源综合利用[7-9]。笔者对此现状进行节能改造,利用蒸发温水回流(自流)到二级泵房清水池,再泵送供整个生产用水,实现冬季蒸发温水余热的回收利用，提高能源利用效率,降低企业生产能耗,提高企业的竞争力。

2 原生产用水供水参数及蒸发温水余热参数

2.1 二级泵房供生产用水负荷

二级泵房供水总装机容量为660 kW,改造前正常生产供水量1400～1600 m3/h,需开1台工频控制供水泵和1台变频控制供水泵,运行功率330～440 kW,设备参数如表1所示。

蒸发循环水站总装机容量为1284 kW。改造前正常循环冷却水量1200～1300 m3/h,需开1台冷水提升泵和1台热水提升泵,2台冷却风机,运行功率约642 kW,设备参数如表1所示。

图1 改造前工艺流程简图

图2 改造后工艺流程简图

表1 二级泵房及蒸发循环水站设备参数表

2.2 供水参数及蒸发温水余热参数

与夏季相比,冬季二级泵房供水水温温差达10～15℃,冬季的工艺生产能耗远比夏季消耗大。供水参数及蒸发温水余热参数详见表2。

表2 原供水参数及蒸发温水余热参数表

3 余热回收利用改造方案

3.1 蒸发循环水站

利用蒸发板式冷凝器产生的冷却水(水温45～50℃),除约350～500 m3/h送制浆漂白工段洗浆和苛化工段用外,其余约650～800 m3/h回流至二级泵房吸水井或清水池,提高二级泵房供生产用水温度,预计可提升温度约8～10℃。冬季生产用水水温提高后,有利于原料场蔗渣湿法堆垛糖分发酵转化,释放出有机酸和高浓度的COD,同时也可提高蔗渣喷淋水流入厌氧系统的水温,降低厌氧能耗。冬季温水全部回用后,为了确保蒸发所需的冷却水用量,原有补充水管为DN200的管补水能力不足,需从供水总管增加接补充水管(DN450)至循环水站清水池,合计总补水量达1300 m3/h以上。这样不需运行4台循环水站冷却塔风机(55 kW)及2台温水提升泵(132 kW)。夏季气温高时,如二级泵房供生产用水水温超过30℃,则回流至二级泵房的热水送进清水池自然散热降温；若水温仍超过30℃,则部分蒸发温水需经冷却塔进行降温,冷却塔风机开机台数可明显减少,达到节能降耗的目的。

3.2 二级泵房供生产用水

因冬季蒸发温水全部回流到二级泵房吸水井,需增加650～800 m3/h的供水量,总供水量达2050～2400 m3/h,二级泵房需开1台工频控制供水泵和1台变频控制供水泵，自动调节可满足生产用水量,冬季水温可提升到20～30℃。这样整个生产用水的水温提高了,与整个生产系统需用蒸汽加热提高水温的工艺系统相比,大大减少了蒸汽能耗。例如：锅炉除盐水,锅炉和碱炉蒸汽消耗约100 m3/h,生产用水温度提升8～10℃后,锅炉除氧箱蒸汽能耗明显减少。

改造后工艺流程如图2所示。

4 改造后经济效益分析

4.1 二级泵房供水温升效益

预计直接需加热的工艺用水约165 m3/h(其中碱回收炉除氧箱约100 m3/h,制浆稀黑液换热器65 m3/h)。按二级泵房供水温度提高8℃计算,则每小时节约能耗折标煤=4.2[kJ/(kg·℃)]×165(m3/h)×1000(kg)×8(℃)÷29260(kJ/kg)=189.47(kg)。则每天折标煤=189.47×24=4547.28 kg≈4.55 t,每月可节约标煤136.5 t。按840元/t标煤计,每月可节约136.5×840=114660元≈11.47万元。

4.2 循环水站节约电耗

改造后,冬季(11月～次年4月)无需使用循环水站1台热水提升泵(132 kW)和2台冷却风机(55 kW/台)，则每月节约用电：(132 kWh+55 kWh×2)×0.65×24 h×30天×0.5元/kWh=56628元≈5.66万元。

4.3 二级泵房增加电耗

二级泵房增加供水量1200～1300 m3/h,需开2台供水泵(220 kW/台),原开的1台工频控制、1台变频控制供水泵基本满负荷。按增加1台供水泵(220 kW)计,每月增加电耗：

220 kWh×0.65×24 h×30天×0.5元/kWh=51480元≈5.15万元。

4.4 改造后节能效益

综上知，改造后每月可节约能耗费用约11.98万元,按冬季5个月计，每年可节约59.9万元。夏季及冬季其他工艺用水节约能耗未计算节约费用。

5 结 语

通过此技术改造,冬季蒸发温水余热得到充分利用,降低工艺生产余热向环境中排放,夏季也可降低能源消耗。不仅节约标煤量,同时较大程度地减少碳排放量,减少了热污染,有利于环保。对企业节能减排、提高企业的竞争力有重要意义。

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(责任编辑：刘振华)

Reuse of Waste Heat of Warm Water Produced at Evaporation Stage of Alkali Recovery Plant

WEN Yong-xian*WU Jun-jian XU Chang-bao

(GuangxiNongkenGroupHuakenPaperCo.,Ltd.,Laibin,GuangxiZhuangAutonomousRegion, 546128)

The analysis of pulp and paper production process indicated that, the temperature of water supplied from secondary pumping station is lower than 20℃ in winter. It is 5～10℃ lower compared with the water temperature 25～30℃ in summer, which causes the whole production systems at high energy consumption in winter. On the other hand most of the warm water generated from plate heat exchange in the alkali recovery plant was recycled after cooling down to lower than 30℃, it also causes the lose of water heat and increasing energy consumption of (water temperature 45～50℃) the circulating water station cooling tower system. This paper suggested the waste water from evaporation stage back into the clear water reserviors of secondary pumping,to improve the production water temperature in winter, reduce production energy consumption．

pulp and paper; warm water evaporation; waste heat recovery; recycling; energy conservation and emissions reduction

温永贤先生,工程师；主要从事甘蔗渣制浆造纸的生产、节能环保和废水处理等技术工作。

2016- 05-20(修改稿)

TS7;X793

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2016.11.013

(*E-mail: 512505986@qq.com)