《安全环境-环保技术》之造纸厂固体废弃物能源化利用的LCA分析 VIP专享VIP免费

造纸厂固体废弃物能源化利用的LCA分析1前言造纸厂固体废弃物能源化利用，可以替代造纸工艺中的部分能源消耗。减少部分造纸厂常用的能源煤，从而也减少了这部分煤燃烧所排放的灰渣和气体污染物，故具有一定的经济效益。但由于固体废弃物的焚烧（或汽化）最终也会排放一些废渣和废气，所以有必要对两者进行系统的比较。本文采用生命周期分析方法[1]（LCA），分析以原木造纸为主的B造纸厂固体废弃物能源化利用的4种方案。在分析中，由于固体废弃物是产品纸的副产品，故不追溯其产生过程的排放。而对于煤，则要考虑其开采、运输等过程的排放。2造纸厂固体废弃物能源化利用过程编目分析2.1固体废弃物特性造纸厂固体废弃物特性如表1。表1B造纸厂固体废弃物的特性1)(%)固体废弃物MarMfMadAadVadFCad低位热值(MJ/kg)年产量(t/a)树皮65.044.437.02.553.37.25.14921420脱墨污泥70.062.120.924.649.84.74.17744540废渣63.061.83.22.175.219.510.0176801)M—水分,ar—收到基,f—外在水分（自由基）,ad—空气干燥剂,A—灰分,V—挥发分,FC—固定碳。由于造纸厂规模较大，固体废弃物量较多，所以对其处理考虑下面4种方案：直接焚烧供蒸气、直接焚烧后产生蒸气进入汽轮机发电机组发电、汽化后进入锅炉与煤混烧供蒸气、汽化后进入内燃机发电机组发电。2.2固体废弃物能源化利用过程的编目分析2.2.1方案1：直接焚烧供蒸气若新建1台焚烧炉和余热锅炉，固体废弃物直接焚烧，为造纸工艺提供蒸气。2.2.2燃煤生命周期过程的编目分析表2煤的工业分析和元素分析表1）（%）组分VarAarMarFCarCarHarOarNarVarQnet,ar(kJ/kg)百分比13.229.08.052.2149.83.255.671.070.8202731）C、H、O、N—碳、氢、氧、氮，Qnet,ar—低为热值。2.3直接焚烧后产生蒸气进入汽轮机发电机组发电2.3.1固体废弃物能源化利用过程的编目分析若新建1台焚烧炉和余热锅炉，固体废弃物直接焚烧，然后进入汽轮机发电机组发电，过程如图3所示。废弃物焚烧烟气复杂，水蒸气含量高。焚烧塑料时烟气中含腐蚀性强的HCl，而焚烧含碱污泥时烟气中含微粒钠化合物，将限制余热锅炉蒸气参数的提高，焚烧固体废弃物小型发电机组的各项效率[2]为：焚烧炉效率92%，余热锅炉热效率75%，朗肯循环热效率37%，汽轮机内效率74%，汽轮机机械效率93%，发电机机械效率94%，汽轮机绝对电效率24%，汽轮机汽耗率5.0kg/（kW.h）。3综合分析与比较3.1造纸厂固体废弃物的4种处理方案分析比较4种处理方案煤耗、热损失、灰渣和气体排放比较如表5所示。表5造纸厂固体废弃物的4种处理方案比较表方案1方案2比较指标废弃物处理方法燃煤方法减少量废弃物处理方法燃煤方法减少量煤耗（t）01913419134