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                造紙廠固體廢棄物能源化利用的LCA分析

                       造紙廠固體廢棄物能源化利用,可以替代造紙工藝中的部分能源消耗。減少部分造紙廠常用的能源煤,從而也減少了這部分煤燃燒所排放的灰渣和氣體污染物,故具有一定的經濟效益。但由于固體廢棄物的焚燒(或汽化)最終也會排放一些廢渣和廢氣,所以有必要對兩者進行系統的比較。
                  本文采用生命周期分析方法[1](LCA),分析以原木造紙為主的B造紙廠固體廢棄物能源化利用的4種方案。在分析中,由于固體廢棄物是產品紙的副產品,故不追溯其產生過程的排放。而對于煤,則要考慮其開采、運輸等過程的排放。  
                  2  造紙廠固體廢棄物能源化利用過程編目分析
                  2.1 固體廢棄物特性
                  造紙廠固體廢棄物特性如表1。
                    1)M—水分,ar—收到基, f—外在水分(自由基),ad—空氣干燥劑,A—灰分,V—揮發分, FC—固定碳。
                  由于造紙廠規模較大,固體廢棄物量較多,所以對其處理考慮下面4種方案:直接焚燒供蒸氣、直接焚燒后產生蒸氣進入汽輪機發電機組發電、汽化后進入鍋爐與煤混燒供蒸氣、汽化后進入內燃機發電機組發電。
                  2.2 固體廢棄物能源化利用過程的編目分析
                  2.2.1方案1:直接焚燒供蒸氣
                  若新建1臺焚燒爐和余熱鍋爐,固體廢棄物直接焚燒,為造紙工藝提供蒸氣。
                       2.2.2  燃煤生命周期過程的編目分析
                  1)C、H、O、N—碳、氫、氧、氮,Qnet,ar —低為熱值。 
                  2.3  直接焚燒后產生蒸氣進入汽輪機發電機組發電
                  2.3.1 固體廢棄物能源化利用過程的編目分析
                  若新建1臺焚燒爐和余熱鍋爐,固體廢棄物直接焚燒,然后進入汽輪機發電機組發電,過程如圖3所示。廢棄物焚燒煙氣復雜,水蒸氣含量高。焚燒塑料時煙氣中含腐蝕性強的HCl,而焚燒含堿污泥時煙氣中含微粒鈉化合物,將限制余熱鍋爐蒸氣參數的提高,焚燒固體廢棄物小型發電機組的各項效率[2]為:
                  焚燒爐效率 92% ,余熱鍋爐熱效率 75% ,朗肯循環熱效率 37% ,汽輪機內效率 74% ,汽輪機機械效率 93% ,發電機機械效率 94% ,汽輪機絕對電效率 24%,汽輪機汽耗率 5.0 kg/(kW.h) 。
                  3  綜合分析與比較
                  3.1造紙廠固體廢棄物的4種處理方案分析比較
                  4種處理方案煤耗、熱損失、灰渣和氣體排放比較如表5所示。

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