衛生紙生產的能源優化利用
—— 環保而經濟高效

白炳晨 安德里茨（中國）有限公司

衛生紙生產的能源優化利用
—— 環保而經濟高效

白炳晨 安德里茨（中國）有限公司

衛生紙生產是一個能源密集型產業，降低生產成本以及二氧化碳排放都非常重要。本文介紹兩個不同能源利用的例子：

1）燃氣渦輪機高效環保的能源利用；

2）只使用蒸汽（不用燃氣）用于衛生紙機、擦手紙機和TAD紙機。

1 Prime Dry熱電聯產系統

1.1 熱電聯產的原理

熱電聯產即使用清潔能源燃氣，通過燃氣渦輪機，同時產生電能和熱能。通常，使用燃氣生產電能的效率低于35%，但利用燃氣渦輪機回收尾氣的熱能，總效率可提高至70%以上。

1）電能用于整個衛生紙廠，代替公共電網的電力。

2）熱能（尾氣）用于：

· 衛生紙機氣罩干燥；

· 余熱回收鍋爐中的蒸汽生產；

· 利用水汽熱交換器為紙機車間供暖；

· 自動噴水滅火系統的防凍保護。

1.2 用于不同系統的熱電聯產系統

燃氣渦輪機產生熱源目前有兩種方式，即上游式氣罩和下游式氣罩。

1）上游式氣罩：燃氣經過發電之后產生的熱能（蒸汽），經過鍋爐換熱后，產生的熱風進入氣罩。

2）下游式氣罩：燃氣產生的熱能（蒸汽）在高溫狀態下直接進入氣罩，此時的蒸汽溫度更高，產生的尾氣經過鍋爐換熱，再循環利用。該方式的熱效率更高，是通常采用的方案。

圖1 上游式氣罩（左）下游式氣罩（右）工藝圖

1.3 下游氣罩案例—— 主要用于衛生紙生產

1.3.1 主要技術參數

· 紙機幅寬5,600mm，車速2,000m/min，產量206.4t/ d，揚克缸直徑16ft，蒸汽壓力16bar；

· 產品：衛生紙，定量16g/m2 ；· 燃氣渦輪機組數量：2組。

1.3.2 效果

· 燃氣渦輪機產生的電力足夠備漿系統和衛生紙機的使用，不需要從電網取電；

· 從尾氣中產生的熱能足夠衛生紙干燥使用，與使用傳統的燃氣氣罩系統的生產速度相同；

· 廢熱回收鍋爐可以產生大量的蒸汽，足以用于揚克缸加熱，不需要其他額外蒸汽。

1.3.3 案例示意圖水

圖2 在衛生紙廠里的能量流動示意圖

1.3.4 效果

1） 燃氣渦輪機的性能數據

兩個燃氣渦輪機的選擇，根據衛生紙生產過程中所需要的電功率（環境溫度15℃）：2 x 4,383kW。可以滿足年產6萬t衛生紙的產能需求。

表1 燃氣渦輪機的性能數據

2） 整體效率

表2 燃氣渦輪機的整體效率

3） 尾氣的利用

從兩個燃氣渦輪機產生的尾氣（環境溫度15℃）：

· 在514℃下排出327,000m3/h，或134,680kg/h的干燥空氣，在通過①段換熱后不需要額外的能量足夠用于紙機氣罩的運行；

· ②段的氣罩后蒸汽產量高達13,750kg/h，16bar，足夠加熱揚克缸直到所需的操作蒸汽壓力；

· ③段的廢熱經過鍋爐后可以用于衛生紙機廠房的供暖。

1.4 資源管理系統

盈利能力取決于能源的價格和燃料、蒸汽和電力能源的價格關系。資源管理系統可以在線實時監控電能、熱能的使用情況，以便根據運行時的電能、熱能的價格，調節能源間的使用量和支出的平衡。

1.5 熱電聯產系統的優勢總結

· 安全、穩定并獨立于公共電網的電力供應；

· 與傳統的電廠發電相比，二氧化碳排放量降低；

· 初級能源的高效利用，案例顯示高達73.7%的初級能源使用率；

2 Prime Dry蒸汽——僅用蒸汽干燥

2.1 帶蒸汽氣罩的衛生紙機的高性能

與燃氣相比，蒸汽成本相對更低。高性能鋼制揚克缸為高速使用蒸汽氣罩創造了有利條件。目前安德里茨在全球范圍內，運行的鋼制揚克缸最大直徑為22ft，用于幅寬5.6m的特種紙機。在中國運行的鋼制揚克缸最大為18ft，用于幅寬5.6m的衛生紙機。

圖3 使用不同氣罩的三種尺寸鋼制烘缸的產能對比

2.2 Prime LineTOWEL擦手紙機

2.2.1 僅用蒸汽干燥的高性能擦手紙機

該機型主要用于生產高定量（22～52g/m2）的擦拭紙類產品，包括擦手紙、廚房紙巾等，雖然這種高定量的產品目前在中國的市場占有率不高，但隨著消費者生活水平的提高，該類產品將有很大的增長空間。

圖4 Prime LineTOWEL擦手紙機

2.2.2 生產數據

表3 Prime LineTOWEL擦手紙機的生產數據

2.3 Prime LineTAD 熱風穿透干燥紙機

TAD熱風穿透干燥紙機在全球有50多臺，該機型主要流行于美國。雖然TAD產品的柔軟度、松厚度、吸水性非常好，屬于生活用紙的最高等級產品。但由于傳統的TAD紙機以燃氣作為熱源，且熱風穿透干燥工藝的能耗很高，使其無法得到包括中國在內的亞洲市場的接受。

2.3.1 僅使用蒸汽干燥的一流質量

安德里茨開發的新型TAD紙機，完全使用蒸汽作為熱源，可以大大降低紙機的運行成本。該紙機可生產優質的衛生紙和擦拭紙，提高產品的柔軟度、吸水性和松厚度，是避免同質化競爭的有效方式。

圖5 Prime LineTAD 熱風穿透干燥紙機

2.3.2 生產數據

表4 Prime LineTAD 熱風穿透干燥紙機生產數據

目前，上海市場已經出現了從歐美進口的TAD產品在高檔超市銷售。國內一些生產企業對該類產品的關注度也明顯提升，預計今年或明年，安德里茨在國內會有TAD紙機訂單簽訂。

（周楊整理）