造紙工業(yè)廢氣資源綜合利用：固碳制備輕質(zhì)碳酸鈣的工程實(shí)踐

摘要： 本課題介紹了造紙熱電廢氣資源綜合利用處理工藝，應(yīng)用于特種紙生產(chǎn)的輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)運(yùn)行情況。生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，項(xiàng)目生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣（輕鈣） 可分為漿狀輕鈣（固含量20%） 和餅狀輕鈣（固含量gt;50%） 2類。產(chǎn)品參數(shù)中顆粒平均粒徑為1. 0～2. 2 μm，比表面積為7～16 m2/g，可供貨于相關(guān)造紙企業(yè)。對(duì)造紙工業(yè)廢氣資源綜合利用，年度能耗量為1 032. 4萬(wàn)kWh，折算成消耗標(biāo)準(zhǔn)煤293. 2 tce（等價(jià)值），固定廢氣中二氧化碳達(dá)5. 4萬(wàn)t，可有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：熱電廢氣；綜合利用；輕鈣生產(chǎn)；節(jié)能減排

中圖分類號(hào)：TS79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 02. 016

造紙工業(yè)作為能源消耗相對(duì)較高的行業(yè)，是溫室氣體排放的重要來(lái)源之一[1-3]。全球造紙工業(yè)在1961—2019 年期間產(chǎn)生了435 億t 二氧化碳當(dāng)量（CO2eq） 的溫室氣體排放，占同期全球人為溫室氣體排放的4.2%。在不采取任何減排措施的情況下，預(yù)測(cè)到2050年，全球主要造紙國(guó)家的凈溫室氣體排放量將達(dá)到一個(gè)顯著水平，無(wú)法實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)[4]。中國(guó)作為造紙大國(guó)，2019年全國(guó)能耗總量為48.6億t標(biāo)準(zhǔn)煤，其中造紙工業(yè)能耗為3 847萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國(guó)能耗總量的0.5%；盡管如此，紙漿單位產(chǎn)品的綜合能耗與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在一定差距[5-7]。因此，在“雙碳”目標(biāo)下，如何實(shí)現(xiàn)造紙工業(yè)的節(jié)能降耗并減少碳排放，是該行業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

造紙工業(yè)的碳排放主要可以分為3 類：直接排放、過(guò)程排放和間接排放[8]。其中，直接排放來(lái)源于自備熱電站、石灰窯和紙機(jī)干燥等環(huán)節(jié)，在這些過(guò)程中，煤炭、天然氣、柴油等化石燃料的燃燒會(huì)釋放出大量二氧化碳。據(jù)統(tǒng)計(jì)，浙江衢州某造紙企業(yè)末端廢氣資源中可利用的二氧化碳量達(dá)5.4 萬(wàn)t/年，因此，利用造紙工業(yè)排放的這些末端廢氣資源，加強(qiáng)低碳、零碳、負(fù)碳的科技攻關(guān)，同時(shí)，結(jié)合造紙工業(yè)特點(diǎn)，推進(jìn)末端減碳技術(shù)在造紙工業(yè)中的應(yīng)用，對(duì)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)并發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

輕質(zhì)碳酸鈣（簡(jiǎn)稱輕鈣） 是一種重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，其最大應(yīng)用領(lǐng)域是造紙工業(yè)[9-10]。目前，輕鈣在造紙工業(yè)領(lǐng)域中的用量已超過(guò)滑石粉。我國(guó)輕鈣企業(yè)超過(guò)500家，2017年，中國(guó)輕鈣市場(chǎng)規(guī)模為91.1億元，同比增長(zhǎng)8.9%；到2021年，中國(guó)輕鈣市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了115.0億元，同比增長(zhǎng)6.2%。整體來(lái)看，我國(guó)輕鈣行業(yè)的集中度非常低，企業(yè)規(guī)模普遍較小，且質(zhì)量穩(wěn)定性差。在輕鈣生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品的穩(wěn)定性與成本控制是核心要素，同時(shí)，在工程設(shè)計(jì)中，設(shè)備的選用、能耗的控制以及余熱的利用均是關(guān)鍵的技術(shù)考量因素[11]。本工程項(xiàng)目利用企業(yè)現(xiàn)有的鍋爐尾部排放煙氣與Ca（OH）2反應(yīng)產(chǎn)生輕鈣供造紙企業(yè)使用。本研究構(gòu)建了“廢氣資源化-熱能梯級(jí)利用-產(chǎn)品自循環(huán)”三位一體的技術(shù)體系：通過(guò)耦合鍋爐煙氣凈化系統(tǒng)與輕鈣合成工藝，實(shí)現(xiàn)二氧化碳捕集與碳酸鈣合成的原位耦合；開(kāi)發(fā)余熱回收裝置將反應(yīng)熱回用于紙機(jī)干燥環(huán)節(jié)，形成跨工序的能量協(xié)同網(wǎng)絡(luò)；所產(chǎn)輕鈣直接通過(guò)管道輸送至造紙車間，替代外購(gòu)填料。本工程項(xiàng)目在節(jié)能減排方面的綜合貢獻(xiàn)，為可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，以期為相關(guān)行業(yè)提供技術(shù)參考和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 造紙熱電廢氣綜合利用系統(tǒng)

浙江某能源發(fā)展有限公司是一家經(jīng)營(yíng)燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)、新能源、生物質(zhì)能源、公共工程項(xiàng)目的企業(yè)。該企業(yè)根據(jù)《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2019 年本）》開(kāi)展廢氣資源綜合利用碳減排工程。目前，一期工程已建成2臺(tái)130 t/h高溫高壓（9.81 MPa，540 ℃） 循環(huán)流化床鍋爐（1用1備） 和1臺(tái)CB 15 MW抽背汽輪發(fā)電機(jī)組（8.83 MPa， 535 ℃）； 二期已建成2 臺(tái)130 t/h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐配1臺(tái) CB 15 MW高溫高壓抽汽背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組，1臺(tái)130 t/h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐配1臺(tái)B18高溫高壓背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組。造紙熱電廢氣綜合利用系統(tǒng)通常包括廢氣收集、凈化處理、能源回收和再利用等多個(gè)環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)能夠收集造紙過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣，通過(guò)凈化處理去除其中的有害物質(zhì)，然后利用廢氣中的熱能進(jìn)行發(fā)電或供熱，實(shí)現(xiàn)能源的再利用。

廢氣收集系統(tǒng)：造紙過(guò)程產(chǎn)生大量的廢氣（熱電廢氣、工藝廢氣） 等通過(guò)專門的收集系統(tǒng)被收集起來(lái)。收集到的廢氣經(jīng)過(guò)凈化處理，去除其中的有害物質(zhì)。常見(jiàn)的凈化處理方法包括活性炭吸附、催化燃燒、洗滌塔凈化等。這些方法能夠有效地去除廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）、顆粒物、二氧化硫等污染物。進(jìn)一步利用廢氣中二氧化碳與經(jīng)過(guò)吸附和碳化反應(yīng)生成造紙用輕鈣，達(dá)到固碳效果。

能源回收系統(tǒng)：經(jīng)過(guò)凈化處理的廢氣中仍然含有大量的熱能，這些熱能通過(guò)熱交換器、熱泵等設(shè)備被回收利用，并用于加熱造紙過(guò)程中的水或其他介質(zhì)；或利用廢氣中的熱能驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電；也可以將熱能傳遞給造紙機(jī)的烘缸等加熱系統(tǒng)，形成熱循環(huán)。

本工程項(xiàng)目綜合利用5.4萬(wàn)t二氧化碳，副產(chǎn)物為12萬(wàn)t輕鈣，其中輕鈣將提供給浙江某特種紙公司用作高檔造紙?zhí)盍希行岣呒垙埰焚|(zhì)，同時(shí)提高紙張灰分，提高脫水效果，降低蒸汽消耗，減少網(wǎng)布和切紙刀磨耗；系統(tǒng)區(qū)域造紙企業(yè)通過(guò)管道將輕鈣漿料直接輸送到紙機(jī)，減少了使用干粉輕鈣的裝卸和分散環(huán)節(jié)，減少了揚(yáng)塵，進(jìn)一步節(jié)能減排，有助于降低該特種紙公司的綜合造紙成本。同時(shí)，將餅狀輕鈣打包輸送到其他較遠(yuǎn)距離造紙企業(yè)，形成收益閉環(huán)。

2 工藝流程及說(shuō)明

圖1是造紙工業(yè)廢氣資源綜合利用工藝流程圖。由圖1可知，廢氣資源綜合利用工藝流程的主體為某能源企業(yè)熱電廢煙氣預(yù)處理-石灰料消化過(guò)篩-碳化反應(yīng)-低固產(chǎn)品過(guò)篩-中固含產(chǎn)品處理與包裝工序，支線為廢煙氣余熱回收體系用于驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電和造紙機(jī)烘缸加熱，最終產(chǎn)品為造紙用輕鈣。

2. 1 煙氣處理

輕鈣生產(chǎn)過(guò)程中需以富含二氧化碳的煙氣為原料。此類煙氣主要來(lái)自于電廠煙囪，經(jīng)過(guò)靜電除塵器處理后，已達(dá)到國(guó)家規(guī)定排放要求。煙氣首先經(jīng)過(guò)位于輕鈣工廠內(nèi)的文丘里裝置，以進(jìn)一步去除其中的顆粒物；然后經(jīng)過(guò)填料冷卻塔處理，使煙氣溫度進(jìn)一步冷卻，以利于壓縮機(jī)高效率工作。煙氣冷卻通過(guò)循環(huán)冷卻水完成，在填料冷卻塔中，煙氣直接與冷卻水接觸，將溫度控制在30～35 ℃。冷卻水溫度的調(diào)控主要通過(guò)調(diào)節(jié)其流經(jīng)冷卻塔的流量，并結(jié)合啟停冷卻塔風(fēng)扇或調(diào)節(jié)變頻器風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，以控制空氣對(duì)流強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)冷水溫度的精確調(diào)控。

為提升二氧化碳富集效率并降低能耗，系統(tǒng)在冷卻處理環(huán)節(jié)后增設(shè)了吸附/吸收單元。通過(guò)采用具有高選擇性和快速脫附特性的新型材料，在常溫條件下實(shí)現(xiàn)煙氣中二氧化碳的初步富集，捕集效率提升至90%以上。經(jīng)吸附富集的氣體進(jìn)入兩級(jí)壓縮系統(tǒng)，在提升壓力的過(guò)程中同步實(shí)施膜分離工藝。整個(gè)過(guò)程通過(guò)耦合吸附與膜分離技術(shù)，形成多級(jí)提純工藝，最終獲得滿足輕鈣生產(chǎn)要求的高濃度二氧化碳?xì)怏w。

2. 2 石灰料消化過(guò)篩

2. 2. 1 石灰卸料和儲(chǔ)存

石灰是輕鈣生產(chǎn)的主要原材料，以固體方式運(yùn)輸。小顆粒狀活性石灰（典型的顆粒粒徑≤ 35 mm）由市場(chǎng)外購(gòu)，通過(guò)散裝卡車配合汽車翻板或自卸卡車卸料到1個(gè)緩沖料斗，通過(guò)石灰螺旋輸送機(jī)后，石灰直接送入斗式提升機(jī)入口，并提升至石灰料倉(cāng)。石灰卸料和斗式提升機(jī)產(chǎn)生的粉塵由袋式除塵器收集并回收，廢氣經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放。

2. 2. 2 石灰消化和過(guò)篩

石灰由螺旋輸送機(jī)從料倉(cāng)中送至消化器。在消化器中，加入工藝水并與生石灰反應(yīng)，生成消石灰Ca（OH）2。反應(yīng)方程式為CaO + H2O = Ca（OH）2。

控制閥調(diào)節(jié)水流、控制溫度，確保消化反應(yīng)在設(shè)定的溫度下進(jìn)行。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，以匹配生石灰的反應(yīng)活性，確保所有生石灰轉(zhuǎn)化為Ca（OH）2。低固含量的消石灰乳液從消化器中溢流到振動(dòng)篩，反應(yīng)后的大顆粒殘?jiān)缓Y出；消化乳液通過(guò)振動(dòng)篩進(jìn)入緩沖罐，然后被泵送至消化乳液儲(chǔ)罐；篩出的大顆粒殘?jiān)M(jìn)入脫水螺旋機(jī)，經(jīng)水洗和脫水處理后，在重力作用下落到正下方的渣坑區(qū)域臨時(shí)存放。對(duì)某些特殊晶型和粒徑要求的輕鈣，消化乳液在輸送至儲(chǔ)罐并進(jìn)入碳化工序之前，需先經(jīng)過(guò)板式換熱器進(jìn)行冷卻處理，以降低其溫度。

2. 3 碳化反應(yīng)

消化乳液泵入碳化反應(yīng)釜，鼓風(fēng)機(jī)將處理后含有二氧化碳的煙氣從碳化釜底部送入，消石灰與二氧化碳進(jìn)行碳化反應(yīng)。反應(yīng)方程式為Ca（OH）2 + CO2 =CaCO3 + H2O。

造紙用輕鈣的所有特性（如粒徑、晶型和pH值等） 均在碳化過(guò)程中形成并得到控制，通過(guò)精準(zhǔn)控制反應(yīng)條件（如溫度、pH值、攪拌速度），提升反應(yīng)速率和產(chǎn)品質(zhì)量。氣體經(jīng)充分利用后從碳化反應(yīng)釜上部逸出，經(jīng)捕沫器和除霧器凈化后，再經(jīng)單獨(dú)的風(fēng)機(jī)增壓后送回到電廠煙囪。碳化的全過(guò)程均被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)監(jiān)視和控制，當(dāng)反應(yīng)到終點(diǎn)時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)按程序停止通氣。輕鈣漿液為白色，pH值為中性，填料級(jí)固含量約為20% （最大），并被送至預(yù)篩罐。對(duì)某些特殊晶型和粒徑要求的輕鈣，通過(guò)添加劑（如晶型控制劑、表面活性劑） 或超聲/微波輔助手段，調(diào)控碳酸鈣的晶型（如方解石型或文石型）、粒徑和形貌，滿足造紙行業(yè)對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣的特定需求（如高白度、低吸油值）。

2. 4 低固含量產(chǎn)品過(guò)篩

預(yù)篩泵將輕鈣漿液泵至產(chǎn)品篩進(jìn)行過(guò)篩處理，漿液中的殘?jiān)鼘⒈缓Y出并落入廢渣輸送螺旋機(jī)。處理后的輕鈣漿液落入緩沖罐并被泵至產(chǎn)品過(guò)濾器，然后送至產(chǎn)品儲(chǔ)罐；濕的廢渣將被排到廢渣坑，分離的水將排至室內(nèi)廢水溝。本工程系統(tǒng)通過(guò)管道將造紙企業(yè)所需的漿狀輕鈣直接輸送至車間紙機(jī)。

2. 5 中固含量產(chǎn)品處理與包裝

2. 5. 1 中固含量產(chǎn)品處理

使用板框壓濾機(jī)，將漿狀輕鈣從最高固含量約20%脫水至固含量50%～55%的餅鈣；作為批次操作，漿狀輕鈣輸送泵將從產(chǎn)品罐向壓濾機(jī)輸送漿狀輕鈣以捕獲固體。當(dāng)壓濾工序完成后，操作工人打開(kāi)壓濾機(jī)，并讓濾餅自動(dòng)下落至濾餅皮帶輸送機(jī)。當(dāng)進(jìn)料罐液位較低時(shí)，濾液將循環(huán)回流至壓濾機(jī)進(jìn)料罐，以維持通過(guò)壓濾機(jī)的穩(wěn)定流量。隨后，濾液將被輸送至濾液罐，進(jìn)行進(jìn)一步循環(huán)或處理。

2. 5. 2 中固含量產(chǎn)品包裝

將來(lái)自壓濾機(jī)的餅鈣，通過(guò)皮帶輸送機(jī)給料控制結(jié)構(gòu)，無(wú)級(jí)變頻調(diào)速控制給料速度，結(jié)合精度控制實(shí)現(xiàn)包裝速度和精度的自動(dòng)控制，使產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠。包裝時(shí)只需人工掛袋，給定信號(hào)后，便可完成自動(dòng)灌裝、自動(dòng)計(jì)量、滿稱時(shí)自動(dòng)停機(jī)、卸袋的工作循環(huán)，隨后由叉車或輸送機(jī)直接輸出后轉(zhuǎn)運(yùn)到產(chǎn)品倉(cāng)庫(kù)。

根據(jù)化工生產(chǎn)裝置自控發(fā)展趨勢(shì)，熱電廢氣綜合利用系統(tǒng)自控采用中央控制室和就地控制室相結(jié)合的原則。本工程項(xiàng)目所有須集中測(cè)量和控制的信號(hào)均接至分散控制系統(tǒng)（DCS） 內(nèi)，各裝置重要的機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)、開(kāi)停信號(hào)、電流信號(hào)均引入該DCS，并通過(guò)信號(hào)通信傳輸至DCS控制室。為確保工藝裝置生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制滿足集中控制和檢測(cè)的需求，所選用的現(xiàn)場(chǎng)儀表需適應(yīng)工藝介質(zhì)的特性，并保障裝置長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此，主控裝置采用DCS，保證裝置安全、高效、長(zhǎng)周期運(yùn)行；主要設(shè)備的溫度、壓力等參數(shù)采用集中顯示，其他次要部分采用就地顯示。

本工程項(xiàng)目綜合利用熱電廠煙氣中的二氧化碳，煙氣被利用后經(jīng)除霧處理送回?zé)犭姀S煙囪，除部分卸料粉塵外，不新增廢氣源；廢渣用于熱電廠脫硫脫硝系統(tǒng)，“三廢”較少。產(chǎn)品質(zhì)量高且穩(wěn)定，漿狀輕鈣直接通過(guò)管道運(yùn)送至衛(wèi)星造紙廠利用，減少運(yùn)輸中間的排放及能耗；其他餅狀輕鈣打包輸送到當(dāng)?shù)靥胤N紙相關(guān)企業(yè)。

3 主要構(gòu)筑物及運(yùn)行參數(shù)

3. 1 煙氣處理構(gòu)筑物

煙氣處理構(gòu)筑物主要由煙氣返回風(fēng)機(jī)、填料冷卻洗滌塔、冷卻塔和冷卻水回水泵組成。①煙氣返回風(fēng)機(jī)選擇單機(jī)離心鼓風(fēng)機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)為功率和風(fēng)量，功率指風(fēng)機(jī)輸出能量的能力，風(fēng)量指風(fēng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)能夠排出的空氣體積，二者直接決定了風(fēng)機(jī)能夠提供的動(dòng)力大小。技術(shù)參數(shù)：功率=45 kW，風(fēng)量=35 000 m3/h。②填料冷卻洗滌塔主要選擇聚丙烯作為填料填充。聚丙烯材料具備耐腐蝕性和耐高溫性、耐老化性和抗紫外線性能、高散熱性能、阻力小且布水和布?xì)庑阅芎谩⒁壮赡ず颓懈顨馀菀约俺杀拘б娓叩葍?yōu)點(diǎn)。③冷卻水回水泵主要選擇離心泵，主要技術(shù)參數(shù)為功率和水力輸送能力，功率指泵在運(yùn)行時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力，直接反映了泵的能量轉(zhuǎn)換效率，水力輸送能力直接決定了泵能夠輸送的水量和水流速度。基于能量轉(zhuǎn)換效率、運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性、水力輸送效率以及系統(tǒng)匹配與適應(yīng)性等方面的考慮，選擇上述技術(shù)參數(shù)可以確保冷卻水回水系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。技術(shù)參數(shù)：功率=11 kW，水力輸送能力=35 000 147 m3/h。

3. 2 石灰料消化過(guò)篩構(gòu)筑物

石灰料消化過(guò)篩構(gòu)筑物主要由斗式提升機(jī)、石灰料倉(cāng)、石灰倉(cāng)除塵器、石灰卸料除塵器、消化器、消化篩以及篩后消化乳液緩沖罐及攪拌器組成。①斗式提升機(jī)主要選擇板鏈?zhǔn)教嵘龣C(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行平穩(wěn)和承載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)指標(biāo)為功率和產(chǎn)能，二者是衡量其性能和使用效率的關(guān)鍵指標(biāo)。技術(shù)參數(shù)：功率=11 kW，產(chǎn)能=25 t/h。②石灰料倉(cāng)是一種封閉式的儲(chǔ)存散裝物料的罐體，能夠儲(chǔ)存大量的石灰粉物料。通過(guò)封閉式設(shè)計(jì)，石灰料倉(cāng)能夠有效地防止物料受到外部環(huán)境的影響，材質(zhì)選用碳鋼，基于本工程項(xiàng)目產(chǎn)能，設(shè)計(jì)容量=300 t/臺(tái)。③石灰倉(cāng)除塵器和石灰卸料除塵器均選用具備在線反吹功能的布袋除塵器，能夠?qū)煔庵械姆蹓m顆粒有效分離。在線反吹功能確保了除塵器在工作過(guò)程中能夠持續(xù)進(jìn)行清灰操作，從而維持較高的除塵效率，對(duì)于石灰倉(cāng)這類易產(chǎn)生大量粉塵的場(chǎng)所尤為重要。技術(shù)指標(biāo)為功率和產(chǎn)能，處理氣體流量越大或顆粒物濃度越高，則所需的功率也越大，產(chǎn)能通常指布袋除塵器在單位時(shí)間內(nèi)能夠處理的煙氣量或粉塵量。在選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮功率和產(chǎn)能這2個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)，以確保除塵器能夠滿足石灰倉(cāng)的實(shí)際工況需求并實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。石灰倉(cāng)除塵器技術(shù)參數(shù)：功率=1.5 kW，產(chǎn)能=1 490 m3/h；石灰卸料除塵器技術(shù)參數(shù)：功率=15 kW，產(chǎn)能=16 000 m3/h。④消化器選擇臥式攪拌消化器，具有混合均勻度高、殘留量少、適應(yīng)性強(qiáng)和維護(hù)方便等特點(diǎn)。充分考慮功率和產(chǎn)能這2個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)，以確保消化器能夠滿足生產(chǎn)線的實(shí)際需求并實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。主要技術(shù)參數(shù)：功率=18.5 kW，產(chǎn)能=10 t/h（干噸，氫氧化鈣）。消化器配套的消化篩選用單層圓篩（直徑1.8 m） 基于石灰處理效率。主要技術(shù)參數(shù)：功率=3.75 kW。⑤篩后消化乳液緩沖罐及攪拌器選用軸流式攪拌槳，具有高效的攪拌效果、節(jié)能降耗、適應(yīng)性強(qiáng)以及易于安裝和維護(hù)等優(yōu)異性能和適用特點(diǎn)，主要材質(zhì)為碳鋼。主要技術(shù)參數(shù)：容量=3.7 m3，功率=1.1 kW。

3. 3 碳化反應(yīng)構(gòu)筑物

碳化反應(yīng)構(gòu)筑物主要由碳化反應(yīng)釜、碳化反應(yīng)釜攪拌器、除霧器/捕沫器、鼓風(fēng)機(jī)和碳化罐輸送泵組成。①碳化反應(yīng)釜主要用于吸附二氧化碳后進(jìn)行相關(guān)碳化反應(yīng)，材質(zhì)選用碳鋼，基于產(chǎn)品產(chǎn)量和吸附閾值進(jìn)行控制。主要技術(shù)參數(shù)：設(shè)計(jì)容量=60 m3/臺(tái)。配套的碳化反應(yīng)釜攪拌器選用渦輪式攪拌槳提升石灰與二氧化碳?xì)怏w間的接觸速率，提升反應(yīng)動(dòng)力。主要技術(shù)參數(shù)：功率=185 kW/臺(tái)。②除霧器/捕沫器選用折流板式編織鋼絲網(wǎng)塊，可以提高除霧/捕沫效率和優(yōu)化流體流動(dòng)狀態(tài)。③鼓風(fēng)機(jī)選擇多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)，具有穩(wěn)定區(qū)域廣、輸送的氣體清潔、干燥且無(wú)油以及易損件少和安裝、操作、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。主要技術(shù)指標(biāo)為功率和鼓風(fēng)能力，功率是鼓風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中消耗的電功率，功率大小取決于鼓風(fēng)機(jī)的流量和壓力，鼓風(fēng)能力是鼓風(fēng)機(jī)的主要性能指標(biāo)之一，通常用流量來(lái)表示，即單位時(shí)間內(nèi)輸送氣體的體積。具體技術(shù)參數(shù)：功率=330 kW/臺(tái)， 鼓風(fēng)能力=12 000 m3/（h?1· 臺(tái)?1）。④碳化罐輸送泵選用離心泵，功率指泵在運(yùn)行時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力，直接反映了泵的能量轉(zhuǎn)換效率，輸送能力直接決定了泵能夠輸送的流體流量和速度。具體技術(shù)參數(shù)：功率=75 kW，輸送能力=727 m3/h。

3. 4 低固含量產(chǎn)品過(guò)篩主要構(gòu)筑物

低固含量產(chǎn)品過(guò)篩主要構(gòu)筑物包括輕鈣預(yù)篩罐及其攪拌器、預(yù)篩泵、產(chǎn)品振動(dòng)篩、產(chǎn)品廢渣螺旋輸送機(jī)、輕鈣產(chǎn)品輸送泵、PCC磨機(jī)和PCC磨機(jī)輸送泵。①輕鈣預(yù)篩罐，主要作用是進(jìn)行初步篩分，確保進(jìn)入下一道工序的輕鈣物料粒度均勻，去除過(guò)大或過(guò)小的顆粒，有助于提高后續(xù)工藝的效率，同時(shí)也能夠優(yōu)化最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。材質(zhì)選用碳鋼，設(shè)計(jì)容量=132 m3。配套的預(yù)篩罐攪拌器選用軸流式攪拌槳，其獨(dú)特的葉片設(shè)計(jì)，能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈的軸向和徑向流動(dòng)，使物料在預(yù)篩罐內(nèi)得到充分的混合與分散。主要技術(shù)參數(shù)為功率=11 kW。②預(yù)篩泵和輕鈣產(chǎn)品輸送泵均選用離心泵，主要技術(shù)參數(shù)為功率和輸送能力，預(yù)篩泵具體技術(shù)指標(biāo)為：功率=15 kW，輸送能力=102 m3/h；輕鈣產(chǎn)品輸送泵具體技術(shù)指標(biāo)為：功率=55 kW/臺(tái)，輸送能力=159 m3/h。③PCC磨機(jī)主要用于輕鈣產(chǎn)品的破碎與磨粉，滿足制漿造紙過(guò)程中填料加填，其主要技術(shù)參數(shù)為：功率=30 kW。粉碎后的輕鈣產(chǎn)品選用螺桿泵作為輸送泵，具有流速穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)、低脈動(dòng)、低應(yīng)力及良好的自吸運(yùn)行的能力。針對(duì)產(chǎn)品特點(diǎn)和輸送產(chǎn)量，其主要技術(shù)參數(shù)為：輕鈣顆粒輸送能力=4.5 m3/h，功率=4 kW。

3. 5 中固含量含產(chǎn)品處理與包裝構(gòu)筑物

中固含量產(chǎn)品處理與包裝構(gòu)筑物主要包括種子罐及其攪拌器、壓濾機(jī)、濾液壓濾罐、濾液壓濾罐輸送泵、濾餅壓濾水輸送泵和酸洗儲(chǔ)存/循環(huán)輸送泵。①種子罐主要用于中固含量產(chǎn)品的初步儲(chǔ)存與分散，基于項(xiàng)目產(chǎn)能設(shè)計(jì)容量=5.7 m3。種子罐攪拌器選用軸流式攪拌槳，其適用于固體懸浮、液體混合和傳熱等要求泵吸能力高、大流量、低剪切的場(chǎng)合。種子罐攪拌器可產(chǎn)生強(qiáng)烈的軸向流動(dòng)，從而有效地促進(jìn)種子罐內(nèi)物料的混合和均勻分布。主要技術(shù)參數(shù)為：攪拌槳功率=4 kW/臺(tái)。②壓濾機(jī)選用板框壓濾機(jī)，能夠有效地將固體與液體分離，具有過(guò)濾推動(dòng)力大且濾餅含水率低的優(yōu)點(diǎn)。主要技術(shù)參數(shù)為：功率=11 + 2.2 +1.1=14.3 kW（每臺(tái)）。③濾液壓濾罐主要用于儲(chǔ)存濾液并靜置，實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)，材質(zhì)迭用碳鋼，設(shè)計(jì)容量=94.6 m3。配套的濾液壓濾罐輸送泵選用離心泵，其主要技術(shù)參數(shù)為：濾液輸送能力=45 m3/h，功率=15 kW。④酸洗儲(chǔ)存/循環(huán)輸送泵也選用離心泵，主要技術(shù)參數(shù)為：輸送能力=90 m3/h，功率 =15 kW。

本工程項(xiàng)目構(gòu)筑物的實(shí)施依據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝要求，綜合考慮產(chǎn)量、壓力、溫度、腐蝕等因素，確保從投料到出產(chǎn)品的全過(guò)程符合工藝要求。通過(guò)合理設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)設(shè)備的體積（直接關(guān)聯(lián)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量），滿足工藝和設(shè)備條件的需求。相關(guān)建筑依據(jù)GB 55037—2022《建筑防火通用規(guī)范》、GB 50222—2017《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、GB 50352—2019《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50009—2012 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》和GB/T 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展實(shí)施。本工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過(guò)程中充分的考慮了系統(tǒng)節(jié)能、設(shè)備節(jié)能措施，考慮了裝置規(guī)模配置合理性和用能合理性，有效降低了物料的浪費(fèi)和能量單耗，提高了能量利用效率。

4 實(shí)際運(yùn)營(yíng)結(jié)果及固碳評(píng)價(jià)

本工程項(xiàng)目所涉及的原料、中間副產(chǎn)品、副產(chǎn)品和輔助化學(xué)品包括：二氧化碳、生石灰、檸檬酸、磷酸和氨基磺酸等，其毒性均為輕度危害或輕微危害，無(wú)中度或中度以上毒性的物料；項(xiàng)目設(shè)計(jì)分2 期實(shí)施，每期可消耗約2.7萬(wàn)t二氧化碳，最終消耗量控制在5.4萬(wàn)t左右。項(xiàng)目所需二氧化碳由熱電廠經(jīng)過(guò)管道運(yùn)輸提供，項(xiàng)目副產(chǎn)漿狀輕鈣通過(guò)管道運(yùn)輸至造紙廠使用，減少運(yùn)輸過(guò)程的污染和能耗；其他餅狀輕鈣打包輸送到距離相對(duì)較遠(yuǎn)的造紙基地。項(xiàng)目其他原材料及輔助材料主要通過(guò)汽車進(jìn)行運(yùn)輸。

本工程項(xiàng)目生產(chǎn)的輕鈣將提供給浙江某特種紙公司用作高檔造紙?zhí)盍希杂行岣呒垙埰焚|(zhì)，如提高紙張松厚度、平滑度、不透明度和白度等指標(biāo)；同時(shí)提高紙張灰分、脫水效果，降低蒸汽消耗，減少網(wǎng)布和切紙刀磨耗等；對(duì)生產(chǎn)的4種輕鈣產(chǎn)品的相關(guān)性能指標(biāo)進(jìn)行分析，結(jié)果如表2所示。由表2可知，本工程項(xiàng)目產(chǎn)品分為4類，輕鈣主要形貌結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出紡錘形、簇狀和針形。其中產(chǎn)品1、產(chǎn)品2和產(chǎn)品3平均粒徑均在1.0 μm以上，產(chǎn)品比表面積根據(jù)粒徑大小對(duì)應(yīng)增減，漿狀輕鈣固含量保持在20%以上。產(chǎn)品4主要粒徑在1.0 μm 左右， 漿狀輕鈣固含量較低（14.0%）。以上4類產(chǎn)品經(jīng)過(guò)中固含量產(chǎn)品處理工藝后形成的餅狀輕鈣，固含量均達(dá)到50%以上，可用于本地區(qū)其他特種紙企業(yè)生產(chǎn)使用。

本工程項(xiàng)目在實(shí)施期內(nèi)生產(chǎn)過(guò)程能耗如表3 所示。由表3可知，項(xiàng)目年能耗為1 032.4萬(wàn)kWh，折算成消耗標(biāo)準(zhǔn)煤為2 93.2 tce（等價(jià)值）。實(shí)施期內(nèi)固定二氧化碳量5.4 萬(wàn)t，折算成減少碳排放2.02 萬(wàn)t（以標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)）。本工程項(xiàng)目符合浙江省衢州市產(chǎn)業(yè)政策和有關(guān)節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)。本工程項(xiàng)目各生產(chǎn)車間采用先進(jìn)節(jié)能設(shè)備，布置智能化能源供應(yīng)系統(tǒng)，可有效降低能耗。同時(shí)依托能源、造紙企業(yè)的優(yōu)勢(shì)公用資源（企業(yè)熱電廠等原料的供應(yīng)，廢水、廢氣處置等公用工程的供應(yīng)，副產(chǎn)品核心區(qū)域聯(lián)通輸運(yùn)），充分體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)論

本項(xiàng)目構(gòu)建了“廢氣資源化-熱能梯級(jí)利用-產(chǎn)品自循環(huán)”三位一體的技術(shù)體系，充分利用集團(tuán)上下游的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)出明顯的可持續(xù)發(fā)展特點(diǎn)，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的發(fā)展方向，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。創(chuàng)新地開(kāi)發(fā)了新型分離技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低能耗、高效率的二氧化碳富集，同時(shí)通過(guò)晶型調(diào)控技術(shù)，滿足了造紙行業(yè)對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣的特殊性能需求。項(xiàng)目計(jì)劃新建年處置及綜合利用5.4 t二氧化碳和12 t輕鈣的生產(chǎn)裝置，項(xiàng)目總投資為2 980 萬(wàn)元，預(yù)計(jì)達(dá)產(chǎn)后年均收入為16 920萬(wàn)元，年均凈利潤(rùn)為9 412萬(wàn)元。隨著國(guó)內(nèi)輕鈣市場(chǎng)的穩(wěn)定增長(zhǎng)及集團(tuán)對(duì)輕鈣需求的增加，本工程項(xiàng)目將有效滿足內(nèi)部需求。同時(shí)，輕質(zhì)碳酸鈣漿料可通過(guò)管道直接輸送，展現(xiàn)出綠色、環(huán)保和節(jié)能的特性，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。該模式的成功實(shí)踐表明，造紙企業(yè)通過(guò)工藝耦合創(chuàng)新，可同步實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品質(zhì)量提升，為高耗能流程工業(yè)的碳中和轉(zhuǎn)型提供了可量化的示范模板。總之，本工程項(xiàng)目不僅將為企業(yè)創(chuàng)造新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，還將提升產(chǎn)品性價(jià)比，展現(xiàn)出良好的企業(yè)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

參 考 文 獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：呂子露）

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