维美德集成式热电联产系统Advantage ReGen

杨保兴 维美德（中国）有限公司

生活用纸生产过程要消耗能源，包括电能和热能。其中热能（即用于扬克缸的蒸汽能耗以及用于气罩空气系统燃烧器的燃气能耗） 约占纸机总能耗的60%～70%。因此，对这部分热能消耗进行优化就显得至关重要。维美德集成式热电联产系统Advantage ReGen是维美德专门开发的一套完备的解决方案，是燃气轮机发电系统与卫生纸机的最佳结合。这种结合赋予了生产线持续高能效运行的能力。

一 热电联产

为什么在卫生纸生产中应用燃气轮机系统？因为燃气轮机发电系统可为卫生纸生产线带来诸多利好：增强干燥热效率；系统尾气干净、无异味，不存在污染卫生纸产品的风险；尾气含氧量高，如果需要，（作为助燃气体）可适用于某些辅助燃烧器；环保技术的应用减少了一氧化碳、氮氧化物的排放量，NOX排放物下降到15ppm， 烟气中的CO含量降到25ppm。与燃煤对比， CO2排放量降幅达50%；还可解决某些地区电网供电不稳定的状况；并且，很多地区的当地政府支持燃气轮机发电系统这种绿色技术的应用，以实现减排目标，为此，还实施一定的补贴激励措施。

图1 燃气轮机

当前，在卫生纸生产行业中，热电联产是如何应用的呢？如图2典型的热电联产应用方式所示，纸厂通常将热电联产系统尾气导入蒸汽发生器来生产蒸汽。然而，纵观整个流程，这种最基本的解决方案其实并没有挖掘出热电联产系统最大的利用潜能。

图2 热电联产在纸厂的典型应用

为了充分地发挥热电联产系统的利用潜能，维美德开发了更完备的解决方案，以最大限度回收热能。从图3的流程可以看到，对于系统尾气，维美德不仅将其导入蒸汽发生器来生产蒸汽，而且将其用作气罩热空气来干燥纸幅。一部分系统尾气热气用于气罩，其余热气则直接进入蒸汽发生器。气罩空气系统尾气也被加以利用，进入蒸汽发生器产生蒸汽。额外的热回收装置也可安装在蒸汽发生器之后，以进一步提升热效率，比如用来加热工艺用水。如此一来，热电联产系统便提供了干燥过程所需的全部能量。

图3 维美德AdvantageTM ReGenTM 方案

以日产100t的卫生纸机为例，来分析一下热电联产的节能表现。该纸机的参数如下：扬克缸直径5.5m（18ft），设计幅宽（扬克缸上/卷纸辊上）2.8m/2.7m，定量17～22g/m2，车速2,000m/min，产能90～110t/d。平均能耗数据：扬克缸用蒸汽5.0t/h，气罩燃气3,500kWh/h，电能4,500kWh/h。

表1 热电联产对比数据

表1中列出了不同情况下相关能耗的参考数据，考虑纸机年运行效率（91%～92%，约8,000h/a），结合具体的能耗成本（因地域不同而变化），可计算出各项能耗的年度成本以及总成本（此处燃气按9.6kWh/Nm3计，因地而异）。与不使用热电联产的生产线相比，应用热电联产的生产线年总能耗成本均有较大幅度节降，约20%～30%左右 （电能自给自足，无额外成本，并考虑多余的电能出售给电网）。当然，这个数会因地域与生产情况而有差异。

另外，值得提及的一点是，除了热电联产系统Regen 本身产生的好处之外，某些地区对此类绿色技术的应用也有相关的补贴激励政策，比如按投资预算的额度提供一定比例的补贴，给予更优惠的燃气价格，以及按较为优厚的价格将电出售给电网等等。

每台纸机、每个用户、每个市场都是有差异的。维美德可以提供有针对性的、量身定制的热电联产技术与方案。维美德工作步骤1：初步可行性调研。考虑卫生纸机情况、能源成本、电能出售给电网的可能性、以及其他必要的因素。步骤2：工程设计阶段。如果结果表明Regen热电联产系统很有优势，维美德将进入下一步更为详细工程设计，以及核算比如投资预算、能耗节省量、投资回收期。步骤3：具体的项目执行。

二 实际案例分析

维美德ReGen热电联产系统的实例之一——意大利Lucart集团位于卡斯泰尔诺沃的生活用纸分厂，该厂通过安装应用此套系统，实现了出色的节能效果。这个用户原有的系统采用传统方案。其尾气仅用来通过蒸汽发生器生产蒸汽再用于扬克缸，剩余部分再导入蒸汽轮机来发电。维美德将原有的系统进行了升级改造成维美德Regen整合型系统：燃气轮机系统尾气导入气罩作为热空气，然后再进入蒸汽发生器加热蒸汽。在此项改造中，维美德供应的设备包括全新的空气系统，带有风机、燃烧器、风门、管道与仪表。另外，维美德还提供了一台蒸汽发生器、一台气/气热交换器，及一台气/水热交换器。

图4 意大利LUCART卫生纸厂原有热电联产系统

图5 维美德改造后热电联产系统

在Lucart公司卡斯泰尔诺沃工厂，通过此系统的安装应用，无需运行燃烧器，全年生产6万t原纸，燃气的节降达3.5Mm3(兆立方米)，CO2的排放可降低达8,000t/a，NOx的排放量减少3.5t/a。

图6 Lucart卡斯泰尔诺沃工厂热电联产系统外观

三 结论

维美德Regen热电联产系统的优点，主要有以下几点：投资回收期短，热效率高且排放低；整合的方案操作简易，较之于传统的方案，并不会给操作人员带来不便；气罩热空气的供应稳定，规避对产品的不良影响；得益于燃气轮机的新技术，维护成本降低，停机时间减少。