造纸行业国际能效及脱碳技术最佳实跋指南（英）

技术指南 主要能源消耗部门的能源效率 纸浆和造纸工业的能源效率 印记 纸浆和造纸工业的能源效率报告。在“中德工业能源效率示范项目”框架内发布了《主要能源消耗部门能源效率技术指南》。“该示范项目是德国联邦经济事务和能源部（BMWi）与国家发展和改革委员会（NDRC）之间的中德能源伙伴关系的一部分，德国国际能源节约中心（GIZ）和国家节能中心（NECC）联合实施，旨在通过提供能效措施和最佳实践以及加强私营部门合作来减少中国主要能源消耗部门的碳排放。该报告由“支持江苏省低碳发展项目（第三阶段）”共同资助 ，该项目由德国联邦环境，自然保护和核安全部（BMU）资助，并由江苏省共同实施。生态环境和GIZ。作为德国联邦企业，GIZ支持德国政府实现可持续发展国际合作目标。 本报告是一系列出版物中的第一份，旨在概述和分析关键行业的能源效率措施，包括机场，纸浆和造纸，水泥，陶瓷和玻璃纤维的制造业，借鉴德国和国际经验和最佳实践。 由发布 中德工业能源效率示范项目 Tayuan外交办公大楼2-5, 中国北京市朝阳区良马河南街14号100600c/o DeutscheGesellschaftfürInternationaleZusammenarbeit(GIZ)GmbH TorstenFritscheKöthenerStr.210963柏林 项目管理 MaximilianRyssel,WangYihuiDeutscheGesellschaftfürInternationaleZusammenarbeit(GIZ)GmbH Authors 赫尔穆特·伯杰(协调)、努欣·沙里、托马斯·艾森胡特、曼努埃拉·法加丹ALLPLANGmbH Images 如文件所述； Shutterstock\JoseLuisStephens(前盖)Shutterstock\NEFLO照片(P10)Shutterstock\seeshooteatrepeat(P14)Shutterstock\hxdyl(P20)Shutterstock\SocoXbreed(P32) Shutterstock\HannuRama(P80) ©北京，2021年7月 本报告整体受版权保护。所包含的信息是根据良好科学实践的原则，尽我们的知识和信念汇编的。作者认为本报告中的信息是正确的、完整的和最新的，但对任何明确的错误不承担任何责任。本文档中的陈述不一定反映客户的意见。 前言 亲爱的读者，同事和朋友们， 近年来，我们看到德国和中国在能源转型方面取得了实质性进展。中国仍然是世界上可再生能源装机容量最大的国家，而在德国，可再生能源在净发电量中的份额首次超过50％。但是，尽管促进和发展可再生能源在我们防止气候变化的全球措施中发挥着重要作用，但仅靠可再生能源不足以保护人类的未来。为了完成必要的能源转型，提高建筑、工业和交通运输的能源效率也至关重要。这是基于一个简单的事实，即最便宜，最清洁的能源是，首先不必生产。 专注于提高工业生产中的能源效率尤其强大，因为工业是全球主要的能源消耗领域之一，约占最终能源消耗总量的29％。在中国，接近一半的最终能源消耗可归因于工业。此外,考虑到相对可管理数量的关键行业参与者,存在可以利用的巨大杠杆机会,以减少能源消耗。 作为能源转型的一部分，德国联邦政府最近设定了到2045年在所有部门实现气候中立的目标。到本世纪中叶，德国的目标是与2008年相比将其主要能源消耗减少50％。为了实现这一目标，德国采用了“效率第一”原则，旨在尽可能优先考虑能源效率。 同样，中国将能源效率作为其能源革命战略（2016-2030年）的一部分。中国政府提出的“十四五”计划旨在在2021-2025年期间将能源强度降低13.5％，碳强度降低18％。这些目标是在2030年之前使碳 排放达到峰值并在2060年之前实现碳中和的背景下设定的。为了实现这些雄心勃勃的目标，需要对行业进行全面改革。 在这里，德国和中国之间的国际合作可以发挥作用。本报告是德国联邦经济事务和能源部（BMWi），国家发展和改革委员会（NDRC）和中华人民共和国国家能源局（NEA）之间的中德能源伙伴关系的一部分 ，以及由德国联邦环境、自然保护和核安全部（BMU）资助的“支持江苏省低碳发展”项目。 该报告着重于纸浆和造纸工业，是有关重工业部门能效措施的一系列报告中的第一份。它重点介绍了纸浆和纸张生产中非常耗能的过程中与过程相关的措施，并根据其实施潜力和有效性进行了讨论。 我要感谢所有相关专家和执行伙伴，特别是中国国家节能中心（NECC）和江苏省生态环境厅的持续支持。我衷心希望这项研究将有助于找到更节能的解决方案，使我们走向更清洁的未来，并为中德在工业领域的合作激发进一步的灵感。 MarkusDelfs 集群可持续发展负责人 转型，GIZ 中国 Content ◆1执行摘要10 ◆2工业能源效率简介14 2.1能源消耗和能源效率现状15 2.2能源效率政策与管理18 2.3能源效率措施概述19 ◆3纸浆和造纸行业概述20 3.1生产工艺及工艺步骤说明21 3.2行业能源效率的现状与发展27 3.2.1能源统计和基准纸浆和纸张27 3.2.2能量流30 3.2.3能源密集型过程31 ◆4部门特定能源效率措施32 4.1间歇式消化器的改进34 4.1.1基线情况和能耗说明34 4.1.2建议的改进措施35 4.1.3潜在的能源节约和温室气体减排36 4.2石灰窑改造37 4.2.1基线情况和能耗说明37 4.2.2建议的改进措施38 4.2.3潜在的能源节约和温室气体减排40 4.3黑液蒸发器41 4.3.1基线情况和能耗说明41 4.3.2建议的改进措施41 4.3.3潜在的能源节约和温室气体减排42 4.4精炼厂改进43 4.4.1基线情况和能耗说明43 4.4.2建议的改进措施43 4.4.3潜在的能源节约和温室气体减排44 4.5余热回收45 4.5.1基线情况和能耗说明45 4.5.2建议的改进措施47 4.5.3潜在的能源节约和温室气体减排48 4.6鞋压机50 4.6.1基线情况和能耗说明50 4.6.2建议的改进措施51 4.6.3潜在的能源节约和温室气体减排53 4.7干燥器杆和固定虹吸管54 4.7.1基线情况和能耗说明54 4.7.2建议的改进措施55 4.7.3潜在的能源节约和温室气体减排56 4.8蒸汽捕捉器维护57 4.8.1基线情况和能耗说明57 4.8.2建议的改进措施58 4.8.3潜在的能源节约和温室气体减排59 4.9实时能源管理系统60 4.9.1基线情况和能耗说明60 4.9.2建议的改进措施60 4.9.3潜在的能源节约和温室气体减排61 4.10用于泵、风扇和压缩机的节能变频器62 4.10.1基线情况和能耗说明62 4.10.2建议的改进措施63 4.10.3潜在的能源节约和温室气体减排64 4.11利用多余的热量干燥生物燃料和污泥65 4.11.1基线情况和能耗说明65 4.11.2建议的改进措施65 4.11.3潜在的能源节约和温室气体减排66 4.12垃圾焚烧厂（使用污泥和废弃物）67 4.12.1基线情况和能耗说明67 4.12.2建议的改进措施67 4.12.3潜在的能源节约和温室气体减排69 4.13沼气来自污水厂70 4.13.1基线情况和能耗说明70 4.13.2建议的改进措施70 4.13.3潜在的能源节约和温室气体减排72 4.14热电联产73 4.14.1基线情况和能耗说明73 4.14.2建议的改进措施73 4.14.3潜在的能源节约和温室气体减排74 4.15进一步发展展望77 4.15.1数字双胞胎77 4.15.2Biorefineries78 ◆5结论80 ◆6文学84 数字列表 图1：TFC共享15 图2：TFC份额/行业16 图3：ODEX指标-欧盟工业部门17 图4：德国工业部门ODEX指标图 5：纸浆和造纸操作中的工艺流程图21 图6：牛皮纸浆厂的主要工艺概述22 图7：消化器24 图8：脱墨（回收）纸的准备（UPM，2020年）-从德语翻译24 图9：新闻纸的工厂概念示例25 图10：造纸机（改编自ANDRITZ）26 图11：欧洲的纸张产量数据27 图12：欧洲单位用纸量/吨28 图13：选定欧洲国家的单位消耗量/吨纸张28 图14：能量和物质流动30 图15：工艺步骤与能耗的相关性图 16:简化的间歇式蒸煮器系统34 图17：冷吹技术示意图36 图18：纸浆制造过程的图示-回转窑37 图19：左：石灰重烧窑的外部，右：石灰重烧窑的内部37 图20：有和没有富氧的窑炉中的火焰轮廓38 图21：回转窑耐火系统39 图22：纸浆制造过程的示例图-蒸发器41 图23：精磨机的示意图43 图24：造纸机结构-干燥机部分45 图25：造纸机的纸干燥器部分的示意图46 图26：热压缩机的示意图47 图27:发动机罩空气系统,干燥器部分48 图28：造纸机结构-压榨部分50 图29：左侧：常规压榨技术的图示，右侧：薄页造纸机中的压榨辊隙51 图30：从常规压力机到制鞋压力机的重建51 图31:常规(辊式)压榨机和靴式压榨机之间的差异曲线的图示。 曲线下的面积是压力脉冲(1psi=6.9kN/m2)52 图32：造纸机结构-干燥部分54 图33：干燥筒中冷凝液行为的四（4）个主要阶段55 图34：干燥筒中虹吸管的主要类型，旋转式（左）或固定式（右） 虹吸管从干燥器圆筒壳体的内表面去除冷凝物。55 图35:干燥器气缸和固定虹吸管,左侧:不带扰流器杆-右侧: 带湍流器杆56 图36：可拆卸绝缘垫58 图37：使用节流阀控制泵流量62 图38：固定速度和VFD泵功率曲线的比较63 图39：垃圾焚烧工艺步骤67 图40：焚烧厂流程图68 Figure41:illustrationofwastetreatmentsitesandnomenclatureofpulpand 造纸厂污泥70 图42：纸浆和造纸厂废水处理地点和AD的图示71 图43：EffiSludge概念72 图44：传统发电与热电联产的损失比较图73 图45：纸浆/造纸厂的CHP工厂的示例74 图46：干燥机圆筒和固定虹吸管来源：（Arumugam，2015）78 表列表 表1:概述措施12 表2：能源和二氧化碳节约概述13 表3：产品基准草案29 表4：纸浆和纸张能效措施33 表5：测量的关键事实-间歇式消化器改进56 表6：测量的关键事实-石灰窑改造，氧气富集40 表7：测量的关键事实-石灰窑改性，高性能耐火材料40 表8：测量的关键事实-黑液蒸发器42 表9：按产品划分的精炼中的典型功耗43 表10：用于硬木精炼的精炼机（300干吨/天）的成本计算44 表11：衡量的关键事实-高效炼油厂44 表12：具有生产的造纸机的热回收和热损失的示例 667t/d46 表13：主要措施事实-废热回收，径向鼓风机表 14：测量的关键事实-废热回收，热压缩机49 表15：主要措施事实-废热反应，造纸机罩49 表16：测量的关键事实-鞋按53 表17：测量的关键事实-固定虹吸管和干燥棒表 18:蒸汽疏水阀的可用类型及其特点57 表19：主要措施事实-蒸汽疏水阀的维护59 表20：控制系统和典型的能源效率改进潜力61 表21：测量的关键事实-实时能源管理系统61 表22：测量的关键事实-泵的节能变频器， 风扇和压缩机64 Table23:Keyfactsofmeasures-Dryingofbiofuelandsludgewithusingoverheatheat66 表24：措施的关键事实-垃圾焚烧厂69 表25：主要措施事实-污水处理厂的沼气72 表26：联合循环燃气轮机厂的环境性能比较和 德国的公用事业供应75 表27：按规模和技术划分的2010年所需资本投资76 表28：主要措施事实-