造纸过程节能减排技术研究

一、引言

造纸行业是能源密集型与污染排放型产业，每吨纸浆平均消耗标煤 0.8-1.2吨，排放废水 100-200 吨，能耗与水耗均居工业行业前列。有效的节能减排技术可使吨纸综合能耗降至 0.6 吨标煤以下，废水回用率提升至 80% 以上，年减少碳排放超 1 亿吨。传统造纸工艺中，蒸煮、漂白、干燥等环节能耗占比达70% （其中干燥环节能耗占 40% ），且黑液、废纸脱墨废水等污染物处理成本占总生产成本 15%-20% 。在 “碳达峰、碳中和” 战略推动下，研发与应用节能减排技术是破解造纸行业 “高消耗、高排放” 困境的关键，对提升行业竞争力、推动产业升级具有重要意义。

二、造纸过程节能减排的现状与挑战

2.1 现状特征

技术应用深化： 80% 的规模以上企业采用中浓打浆（能耗降低 20% ）、封闭筛选（水耗减少 30% ）等技术， 60% 的纸厂配套余热回收装置（热效率提升至85% ），单位产品能耗较十年前下降 25% 。

资源循环提升：废纸回收率达 52% （较全球平均水平高 5% ），黑液碱回收率 ⩾90% （先进企业达 95% ），水重复利用率提升至 70% ，资源循环效益显著。

政策驱动明显：行业准入标准收紧（吨纸 COD 排放量限值降至 80mg/L ），绿色制造体系覆盖 30% 的重点企业，节能减排技术研发投入年增 15% 。

2.2 主要挑战

技术瓶颈突出：高浓漂白技术普及率不足 40% （较国际先进水平低 30% ），干燥环节能效比仅 0.6（理想值 0.8），关键设备国产化率不足 60% ，制约节能潜力释放。

成本压力较大：节能减排技术初始投资占总投资额 15%-20% （如膜分离设备成本超传统过滤技术 3 倍），中小型企业投资回收期长达 5-8 年，应用积极性受限。

系统协同不足：各环节节能减排技术孤立应用（协同率 <50% ），如余热回收与热泵系统未联动，能源利用效率损失 10%-15% 。

标准体系不完善：不同企业节能减排指标差异达 40% （如吨纸能耗偏差 0.3吨标煤），缺乏统一的能效评估与碳排放核算标准，行业监管难度大。

三、造纸过程节能减排的实施原则

3.1 全流程优化原则

环节协同：从制浆到成纸各环节（蒸煮、洗涤、漂白、抄造）节能减排技术联动率 ⩾80% ，如蒸煮黑液热能回收与干燥环节热泵结合，综合能效提升30%。

系统集成：构建 “能源 - 水 - 废物” 协同循环系统（如废水处理产生的沼气用于发电，电力供应生产环节），资源循环利用率达 90% ，实现 “变废为宝”。

3.2 高效低碳原则

能效优先：优先采用单位能耗低于行业基准水平的技术（如低温蒸煮、高效脱水设备），确保新增产能能效达标率 100% ，逐步淘汰落后工艺（能效超限额标准企业占比 ⩽5% ）。

碳减排导向：推广生物质能源替代（占能源消耗比重提升至 30% ）、碳捕集（捕集效率 ⩾90% ）等技术，吨纸碳排放较 2020 年下降 20% 以上。

四、造纸过程节能减排的关键技术

4.1 制浆环节节能技术

低能耗蒸煮：采用深度脱木素工艺（用碱量减少 15% ）、高温快速蒸煮（时间缩短至 2 小时以内），吨浆能耗降低 25% ，木质素脱除率保持在 90% 以上。

生物制浆技术：利用微生物（如白腐菌）预处理原料，替代部分化学药品（化学品消耗减少 30% ），蒸煮温度降至 120% 以下，能耗降低 40% ，污染负荷减少 50% 。

4.2 抄造环节节能技术

高效干燥系统：采用红外线预干燥（能耗降低 15% ） + 热泵联合干燥（COP值达 3.5），干燥能耗降低 30%-40% ，纸页干燥均匀度提升至 95%_⨀ 。

变频调速技术：对打浆、泵类等电机设备加装变频装置（普及率 ⩾80% ），空载能耗降低 60% ，系统运行效率提升至 90% ，年节电 10%-15% 。

五、造纸过程节能减排技术的应用路径

5.1 技术创新与升级

关键设备研发：突破高浓压榨（干度提升至 45% 以上）、高效热泵（制热系数 ⩾4.0 ）等核心设备，国产化率提升至 80% ，设备投资成本降低 30% 。

数字化赋能：应用物联网监测能耗与排放数据（采集频率 ⩾1 次 / 分钟），通过 AI 算法优化工艺参数（如干燥温度、打浆浓度），实时调整节能效率提升10% 。

5.2 政策与标准支撑

能效标准升级：制定分行业能效标杆水平（如新闻纸吨纸能耗 ⩽0.5 吨标煤），对达标企业给予税收优惠（减免 5%-10% 企业所得税），倒逼技术升级。

碳核算体系：建立造纸行业碳排放核算标准（覆盖原料、能源、运输全环节），将碳排放强度纳入绿色信贷评估指标，融资成本降低 10%-15%_⋅ 。

六、结论

造纸过程节能减排技术通过全流程优化、技术创新与产业链协同，可实现吨纸能耗降低 40% 、污染物近零排放，显著提升行业绿色竞争力。当前存在的技术瓶颈、成本压力等问题，可通过关键技术突破（如高效干燥系统能效提升至 0.8）与政策激励（如补贴覆盖率扩大至 60% ）解决。未来，随着氢能制浆（碳排放减少 90% ）、生物基材料替代（减少化石资源依赖）等技术的成熟，造纸行业将向 “全生命周期低碳化” 转型，形成 “节能 - 减排 - 增效” 协同发展模式，为工业领域绿色低碳转型提供示范。

参考文献

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