少花錢多生產，同時減少二氧化碳排放
——維美德創新技術介紹

張凱 維美德（中國）有限公司

當前，生活用紙行業競爭愈發激烈，差異化、成本與資源效率、數字化以及減少最終環境足跡和二氧化碳排放，對于在生活用紙行業中保持競爭力至關重要。資源與成本效率密不可分。本文主要介紹維美德在節約資源、降低成本以及為減少環境影響和二氧化碳排放方面最新的技術進展。

1 傳統新月型紙機技術的研發和成果

對于傳統的生活用紙生產，重要的是實現高車速、低定量，達到高生產效率。高生產效率將會最大化降低能耗、水耗，減少對環境的影響等。

首先是工廠備料工藝的深化設計，真空、白水等輔助系統的優化，全范圍自動化和現代機械的結合，這些工藝的優化可以為提高效率、降低能源消耗和水耗創造條件，挖掘工廠最大潛力。

然后是設備技術升級，1990年以來，維美德在減少DCT新月型衛生紙機能耗和水耗等方面進行了不懈的努力，使紙機噸紙水耗從12t降低至2.1t，減少80%，噸紙能耗從3,330 kWh 降低至1,750kWh，減少47%。

為滿足生活用紙行業的需求，維美德近年來開發的新技術包括：

（1）Advantage ViscoNip軟靴壓，降低了能耗，提高了運行性能、效率和紙張勻度。允許壓區負荷在更大范圍變化，為改善松厚度和柔軟度提供了更多可能。維美德2015年以后的所有衛生紙機都配置了軟靴壓，可以使紙幅出壓榨部干度提高3～7個百分點。

（2）Advantage ReDry熱風回用系統，該技術主要用于燃氣氣罩，可以進一步提高出壓榨部的干度。ReDry熱風回用系統通過回用燃氣氣罩排出的高溫氣體來提高紙幅溫度，蒸發出更多水分。因此，紙幅出壓榨部干度可以再提高1～1.5個百分點，并且綜合能耗顯著降低。

（3）Advantage ReTurne噴漿能量回收系統，使回收流漿箱噴漿能量并且再利用成為可能。通過該系統能夠回收流漿箱噴漿能量的30%～50%，并以電能的形式回用到生產過程中。

如圖1所示，設計車速2,000m/min的DCT衛生紙機，生產定量18g/m2的產品，卷取起皺率20%，日產能234t。隨著ViscoNip、ReDry和ReTurne技術的應用，衛生紙機能耗（從碎漿機到卷取部）可以從2,200kWh/t紙逐步下降到1,750kWh/t紙。

圖1 ViscoNip、ReDry和ReTurne技術的應用使衛生紙機能耗下降情況

（4）ReGen熱電聯產系統 通常，生活用紙生產過程中總能耗的70%是揚克烘缸使用的熱能（以蒸汽形式）和用于熱風氣罩的天然氣（用作燃燒器的燃料）。采用熱電聯產系統可以幫助企業實現最佳能效，這個系統是通過燃氣輪機或內燃機同時生產電力和熱力（500℃～550℃熱風）。熱電聯產系統通常產生的廢氣被送入熱回收系統，熱回收系統包括廢熱蒸汽發生器（WHSG）和空氣/水熱交換器。對于生活用紙生產過程中使用燃氣氣輪機的系統，可以利用該系統的另一優勢：將系統的廢氣用來干燥生活用紙。

圖2 生活用紙廠應用ReGen熱電聯產系統的工藝流程示意圖

2 客戶Hayat Kimya的經驗和成果

土耳其Hayat Kimya公司于2004年涉足生活用紙行業，于2006年投產了第一臺衛生紙機。如今，他們已成為生活用紙、衛生用品和家庭護理產品領域的全球供應商，目前已經有7條生產線，另外還有2條生產線在調試中。自2號衛生紙機開始，所有紙機都由維美德提供，幅寬為5.6m，設計車速為2,200m/min。

Hayat的1號衛生紙機配備了15MW氣輪機的完整ReGen熱電聯產系統。通過此系統，Hayat可以發電，并利用系統的氣輪機排氣在氣罩內干燥紙幅，還可以為揚克烘缸提供使用壓力為15bar的蒸汽，也可根據季節需要，通過蒸汽冷卻器加熱或冷卻生產壓力為4bar的蒸汽，能源效率可達90%以上。

該廠ReGen熱電聯產系統運行時的二氧化碳排放量為440kgCO2/t紙，系統關停時為658kgCO2/t紙（包括電：336kgCO2/t紙，熱風氣罩：158kgCO2/t紙，烘缸蒸汽164kgCO2/t紙），熱電聯產使每噸紙的二氧化碳排放減少了33%。

中國與土耳其的能源結構不同，中國工廠以使用燃煤鍋爐為主，而土耳其以使用天然氣鍋爐為主，所以如果ReGen熱電聯產系統應用于中國紙廠，同樣為二氧化碳排放量為440kgCO2/t紙的情況下，系統關停時的碳排放將高達985kg CO2/t紙（包括電：597kgCO2/t紙，揚克烘缸氣罩：158kg CO2/t紙，烘缸蒸汽230kgCO2/t紙），熱電聯產會使每噸紙的二氧化碳排放減少55%。

從4號紙機開始，Hayat決定引進Advantage ViscoNip軟靴壓，其最大線壓力為150kN/m。這項升級對提高紙幅出壓榨干度起到顯著的效果，并改善了紙機運行性能。與配置有蒸汽箱的真空壓榨輥相比，紙幅出ViscoNip軟靴壓的干度提高了5個百分點，能耗降低23%。這意味著二氧化碳排放量可以減少12%。

在6號紙機和7號紙機項目中，維美德升級了Advantage ViscoNip軟靴壓，使干度進一步提高1.5個百分點，二氧化碳排放量可進一步減少3%。

配備有Advantage ViscoNip軟靴壓和升級的ViscoNip軟靴壓的最新技術的紙機，與第一臺紙機在采用傳統技術和真空輥時進行對比，二氧化碳排放量減少了約28%。

3 以可持續的方式生產高檔生活用紙產品

市場正在顯現對高檔生活用紙越來越大的需求，但市場也越來越關注高檔生活用紙生產對環境的影響。那么，如果不使用TAD技術，我們如何在節約纖維、降低能耗并減少二氧化碳排放的情況下生產高檔生活用紙？

為此，維美德推出了復合型生活用紙技術——Advantage NTT技術和QRT技術。這兩項技術，使生活用紙企業能夠結合傳統新月型紙機成熟技術和最新開發的TAD技術，在低能耗情況下生產出優質的紙張。這種技術讓紙張具有優秀的紋理或結構型產品的特點，紙張進入干燥部前的干度高達50%，因此與現行的熱風穿透干燥設備相比能耗顯著降低。與傳統干法起皺設備相比，復合技術使用速差傳遞工藝、特殊織物設計以及真空塑形工序，因此可以獲得更高的松厚度。

這個新的專利技術可以在生產過程中對紙幅進行紋理或結構處理。只讓部分紙面接觸揚克烘缸，配合其他增強成形或避免衛生紙厚度損失的技術，共同發揮作用為生產的紙張賦予優秀的吸水性或柔軟度，將最終產品提升到一個新的水平。

相比傳統技術的產品，復合型技術紙機生產的最終產品松厚度增加約25%～35%。廁用衛生紙的柔軟度會略有改善，而廚房紙巾的吸水率提高大約20%～40%，吸收速率也更快。

復合型技術紙機使生活用紙廠家能夠推出質量更高的差異化產品，并且還允許快速切換生產傳統或復合型紙種，只需改變織物類型或少量的紙機設置，為企業提供更高的市場靈活性。

另外，可持續性變得越來越重要。復合型技術紙機產品松厚度更高，單位產品纖維含量更少，一定量的纖維原料可以生產出比傳統紙機更多的終端產品。

圖3顯示，日產量140t的兩種衛生紙機相比，同樣生產每卷75節的廚房紙巾，DCT新月型紙機生產的廚房紙巾質量為180g/卷，復合型技術紙機生產的廚房紙巾的質量為135g/卷，節省纖維達25%。

圖3 DCT新月型技術紙機與復合型技術紙機生產廚房紙巾的纖維用量對比

DCT新月型技術紙機產量為78萬卷/天，而具有相同卷徑的復合型技術紙機的產量為104萬卷/天，每天生產的紙卷數量增加33%。

如果是生產廁用衛生紙，兩種機型的對比如表1所示，復合型技術所生產的相同直徑的衛生卷紙比傳統技術纖維用量減少29%。

表1 DCT新月型技術紙機與復合型技術紙機生產衛生紙的纖維用量對比

纖維成本是生活用紙生產中的主要成本。降低纖維用量將顯著降低每噸產品的生產成本。此外復合型技術還可以實現額外的產品質量改善，提高性能。此外，得益于復合型技術中的高效脫水工序，更多的水分可以在生活用紙生產過程中重復使用，從而降低了水耗和能耗。

雖然利用復合型技術生產的產品噸紙能耗和水耗成本會略高于傳統DCT產品，但是，因為加工后的產品每卷纖維含量更少，平均到每卷紙產品的能耗和水耗會更低，碳足跡也更少。由于每卷產品的纖維含量更少，相當于每卷紙產品的二氧化碳排放量減少。

圖4 兩種機型的能源數據對比（從碎漿機到卷取部+輔助設備）

4 利用工業互聯網進一步改進

優化生活用紙生產不僅僅是減少能耗、水耗和纖維用量。以最小的生產波動和干擾，利用生產數據來預測、優化和維持最大產量。如今，工業互聯網解決方案和遠程支持已成為維美德技術的基本組成部分。

工業互聯網解決方案是為紙漿、紙板、紙張、生活用紙和能源生產商的特定需求而開發的，其目的是有效地利用數據分析和維美德的專業知識來降低能耗，提高化學品和環境效率，改善生活用紙質量，提高過程可靠性，最大化生產并實現對客戶設備群的有效管理。

為了從維美德工業互聯網（VII）服務的潛能中獲益，與企業密切合作、規劃數據收集的范圍是很重要的。在數據發現的基礎上，找到改進的潛力，并將數據轉換為價值。

維美德8個大數據運行中心提供的遠程服務，是VII解決方案的重要組成部分。通過遠程連接和工具，服務中心可輕松提供專業知識。客戶可以通過維美德客戶端與VII專家協作，訪問應用程序，跟蹤關鍵性能指標，查看性能報告。

最終，我們未來的目標是讓客戶能夠轉向智慧型的車間或工廠，從而顯著提高生產過程和運營的效率。