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能源管理：一项可以征服的挑战 |
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作者：三菱高技术纸业 |
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虽然节能的重要性为人们所认识已有很长时间，但是产业界(包括造纸业)直到最近才如此认真地对待此事。因为最近(特别是去年)能源价格陡涨，人们再次把节能措施摆在了大大优先的位置上。采取这类措施的典型方面不一定属于造纸的日常工作，所以在这些特殊的方面提供专门支持是非常有益的。
因为对这个主题有这样的考虑再加上共同的讨论，使得三菱高技术纸业(比勒费尔德)(Mitsubishi HiTecPaper Bielefeld)向福伊特造纸(海德海姆)(Voith Paper Heidenheim)下了一份进行一项节能研究的订单。为了在尽可能短的时间内获得尽可能大的节约成效，这项研究集中在Hillegossen纸厂3号纸机的蒸汽和冷凝水系统 — 这是一个众人皆知的高能耗区域，因此具有很大的优化潜力。
在德国的三菱高技术纸业(比勒菲尔德)有限责任公司旗下的纸厂
系统的概念
这个纸厂以两台纸机和几台涂布机生产特种纸，比如无碳复写纸、热敏纸、优质喷墨打印纸和铸涂涂布标签。
2005年，Stadtwerke(比勒菲尔德)有限责任公司(Stadtwerke Bielefeld GmbH)在这里建起了一座联合循环发电厂向该纸厂供应电力和蒸汽。
根据这种情况，他们举行了共同讨论以便确定研究和评估的焦点。他们发现3号纸机的蒸汽/冷凝水系统与其他工艺区域之间有如此多的交界面，为了做出实际的评估，在某些情况下必须将研究进行扩展。
首先必须确定各个研究点。除了像排气和冷凝水热量的利用以及槽罐保温这些方面以外，还必须研究3号纸机的加热系统。这样做的目的是要研究并优化各个加热器的工作方式。
所进行的研究和所建议的解决方案
1. Sulzer排气机的排气(当时没有利用)非常理想地适合于生产用水的加热，因而喷淋水就不必再用蒸汽进行加热了。
2. 当时从1号纸机和3号纸机排出的冷凝水先从大约90°C降温到65°C(为了生产目的)然后才用于发电厂。可以采用两种不同的方式来利用这部分热能而不将它浪费在原有的冷却塔中:
• 或者用在装有3号涂布机的厂房的供暖
• 或者用在3号纸机的白水加热
最有经济效益的这两种选择方案被证明是有效的，见下文。
3号纸机网部
3. 分析结果显示了澄清滤液槽 —在露天而且没有保温 — 的热损失非常大。在此，所需的投资再次构成了对纠正措施的经济效益进行评估的一个基础。
3号纸机加热系统 - 去掉了12巴的管路，当时的情况
3号纸机加热系统 - 去掉了12巴的管路，阶梯式串联系统
4. 这项研究的一个重要部分集中在3号纸机原有加热系统的能量平衡上。有一点很快就显而易见了: 必须对各个加热模块的工作方式进行优化。整个系统和热压机的工作方式全部被记录在案，而且还特别注意了这样一些方面: 如调节器设定和热压机特性曲线上工作点的确定；还发现了可以通过对原有虹吸管系统采取改造措施来达到节约的目的。
5. 如上所述，Hillegossen纸厂的一个特殊方面在于2005年又有一个新发电厂投产了。于是就提出了这样一个问题: 究竟还需不需要原有的12巴蒸汽管道。当时高能耗的高压蒸汽从涡轮机分接出来以驱动热压机并且用于气罩供气的蒸汽调温装置— 这样就减少了蒸汽涡轮机所发出的电力。作为这个热压机系统的一个选择方案，可以安装一个如图‘3号纸机加热系统’所示的阶梯式串联系统。
还可以对气罩供气系统采取优化措施。虽然还是可以接到12巴的高压蒸汽管路，但是也可以改接到3.5巴的低压蒸汽网。
这两项措施 — 用一个阶梯式串联系统来取代热压机、对气罩供气系统进行优化 — 会因为将高能耗的12巴蒸汽全部用于发电(并可将剩余的电力馈送到电网! )而使得纸厂节约大量的运行成本。
结果
对提到的每一项措施都进行了成本/效益评估 — 均以所需投资的预算价格数字为基础。详细结果如下:
利用排气机的排气来加热喷淋水所需投资约30万欧元，回收期1.7年。
冷凝水热量的利用
两种选择方案:
• 用于车间供暖
• 用于白水加热
结果如下:
• 车间供暖 — 回收期15年。
• 白水加热 — 回收期0.96年。
因而该厂管理层可以很容易地做出决定。
槽罐的保温
清滤液槽罐保温所需投资的回收期为1.9年。
加热系统的优化
此举实现节省的方式有两种: 无需任何投资或者需要投资成本
无需投资成本:
在现有产品范围内，每年仅控制系统优化就可节省10万欧元以上。
需要投资成本:
• 对虹吸管进行改造。更换虹吸管和蒸汽头的回收期为1.25年。
• 将热压机系统改造为一个阶梯式串联系统。此举的回收期为3.8年。
• 把气罩供气的蒸汽压力从12巴降为3.5巴。此举的回收期仅为0.8年。
在最后两项措施一同采用的情况下，总回收期为2.3年，还要加上前面提到的那个优点: 更多的高压蒸汽可用于发电。
这项研究所揭示的节省额的总潜力(在此特定情况下)每年近100万欧元，不管是从经济学还是从生态学的观点来看都具有非常重要的意义。别忘了从中期的角度看，能源价格预计会有相当快的上涨，造纸业将来一定会不得不更加注意这个方面。
3号离线涂布机
未来的前景
这项由三菱纸业(比勒菲尔德)与福特特专家Martin Dauner和Holger Funk配合进行的研究，所揭示的仅仅是3号纸机蒸汽和冷凝水系统巨大的节能潜力。但眼前的问题是: 需要对那些不一定属于造纸日常工作的知识有非常专门的了解，因而相关方面的专门支持是必不可少的。
例如，已经计划在福伊特专家的指导下为Hillegossen纸厂的操作人员开设培训课程，为的是这项研究的结果能够尽可能地在日常生产中落到实处。
但是这项研究说到底还仅仅集中在一家纸厂全部节能潜力的一小部分上。
系统内部的所有各个部分及其相互联系和影响在能源的最佳高效利用中起着重要的作用。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(1/6/2008) |
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