摘要： 應(ying)用生(sheng)命周期(qi)分析法（LCA）評價(jia)了(le)以(yi)原木造紙為主(zhu)的(de)固體廢(fei)棄物(wu)能源(yuan)(yuan)化利用的(de)4種方案。計算(suan)了(le)每(mei)種方案中固體廢(fei)棄物(wu)能源(yuan)(yuan)化和(he)燃(ran)煤(mei)的(de)廢(fei)渣、CO2 、SO2、NOx排放(fang)。結(jie)果表(biao)明(ming)，固體廢(fei)棄物(wu)汽化后進入內燃(ran)機發電機組(zu)方案是最優方案，每(mei)年(nian)可以(yi)節省動力(li)煤(mei)25824t，減少排放(fang)CO2514t、SO2343t、NOx370t。

1前言

造(zao)紙廠固體(ti)廢(fei)棄物(wu)(wu)能源化利用，可以(yi)替(ti)代造(zao)紙工藝中的(de)部分能源消耗。減(jian)(jian)少(shao)部分造(zao)紙廠常用的(de)能源煤，從而也減(jian)(jian)少(shao)了這部分煤燃燒(shao)所(suo)排放的(de)灰渣和氣(qi)體(ti)污染物(wu)(wu)，故具有(you)(you)一(yi)定的(de)經濟效益(yi)。但由(you)于固體(ti)廢(fei)棄物(wu)(wu)的(de)焚燒(shao)（或(huo)汽化）最(zui)終也會排放一(yi)些廢(fei)渣和廢(fei)氣(qi)，所(suo)以(yi)有(you)(you)必要對兩(liang)者(zhe)進(jin)行系統(tong)的(de)比較。

本(ben)文(wen)采用生命周期分析(xi)方法[1]（LCA），分析(xi)以原木造紙為主的B造紙廠固(gu)(gu)體廢棄(qi)物能(neng)源化利(li)用的4種方案(an)。在分析(xi)中，由于(yu)固(gu)(gu)體廢棄(qi)物是產(chan)品紙的副(fu)產(chan)品，故不追溯其產(chan)生過程(cheng)的排放。而對于(yu)煤，則要考慮其開采、運(yun)輸等過程(cheng)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(qi)物特性

造紙廠(chang)固(gu)體廢(fei)棄物特性如表1。

1)M—水分(fen)(fen),ar—收到基(ji), f—外(wai)在水分(fen)(fen)（自(zi)由基(ji)）,ad—空(kong)氣干燥劑,A—灰分(fen)(fen),V—揮發(fa)分(fen)(fen), FC—固定碳(tan)。

由于造紙廠規模較(jiao)大，固體廢棄物(wu)量較(jiao)多，所以對其處理考慮下面4種方案：直(zhi)接焚燒供蒸氣、直(zhi)接焚燒后產生蒸氣進(jin)入汽(qi)(qi)輪機(ji)發電機(ji)組發電、汽(qi)(qi)化后進(jin)入鍋爐與煤混(hun)燒供蒸氣、汽(qi)(qi)化后進(jin)入內(nei)燃機(ji)發電機(ji)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(zheng)氣

若(ruo)新建1臺焚燒爐和余(yu)熱鍋爐，固體(ti)廢棄物直接焚燒，為(wei)造紙工藝提供蒸氣(qi)。

2.2.2  燃煤生命周期過(guo)程(cheng)的編目分析

1）C、H、O、N—碳、氫、氧、氮(dan)，Qnet,ar —低為熱值。

2.3  直接焚(fen)燒后產生(sheng)蒸(zheng)氣進入汽輪機發電機組發電

2.3.1 固(gu)體廢棄物(wu)能源化利用(yong)過(guo)程的(de)編目分析

若新建1臺(tai)焚(fen)燒爐(lu)和余熱(re)鍋(guo)爐(lu)，固體(ti)廢棄物(wu)直接焚(fen)燒，然后進入汽(qi)輪機(ji)發(fa)電(dian)機(ji)組發(fa)電(dian)，過程如圖3所示。廢棄物(wu)焚(fen)燒煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)復雜，水蒸(zheng)氣(qi)(qi)含量高。焚(fen)燒塑料時煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)中含腐蝕性(xing)強的HCl，而焚(fen)燒含堿污泥時煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)中含微粒鈉化合物(wu)，將限制余熱(re)鍋(guo)爐(lu)蒸(zheng)氣(qi)(qi)參數的提高，焚(fen)燒固體(ti)廢棄物(wu)小(xiao)型發(fa)電(dian)機(ji)組的各項效率[2]為：

焚燒(shao)爐(lu)效率(lv) 92% ，余熱(re)鍋爐(lu)熱(re)效率(lv) 75% ，朗肯循環熱(re)效率(lv) 37% ，汽(qi)(qi)(qi)輪(lun)機(ji)內效率(lv) 74% ，汽(qi)(qi)(qi)輪(lun)機(ji)機(ji)械效率(lv) 93% ，發電機(ji)機(ji)械效率(lv) 94% ，汽(qi)(qi)(qi)輪(lun)機(ji)絕(jue)對電效率(lv) 24%，汽(qi)(qi)(qi)輪(lun)機(ji)汽(qi)(qi)(qi)耗(hao)率(lv) 5.0 kg/（kW.h） 。

3  綜合分析與比較

3.1造紙(zhi)廠(chang)固體廢(fei)棄物(wu)的4種(zhong)處理方案分析比較(jiao)

4種處理方案煤耗、熱損失、灰渣和氣體排放比較如表3所示。

4結論

4.1
造紙廠固體廢棄物(wu)能源化(hua)利(li)用(yong)具有很大(da)的(de)經(jing)濟(ji)效益。汽(qi)化(hua)后進(jin)入內(nei)燃機發電機組(zu)方(fang)案是(shi)最優(you)方(fang)案，節省動(dong)力(li)煤25824t。直接(jie)焚燒(shao)供蒸(zheng)氣(qi)、直接(jie)焚燒(shao)產生蒸(zheng)氣(qi)進(jin)汽(qi)輪(lun)機組(zu)發電、汽(qi)化(hua)后進(jin)入鍋爐與(yu)煤混(hun)燒(shao)供蒸(zheng)氣(qi)3種方(fang)案分別可節省動(dong)力(li)煤19134、19134、17511t。當(dang)然，等熱(re)容量的(de)廢物(wu)焚燒(shao)爐和燃煤鍋爐工藝技術(shu)、材質差異甚大(da)，經(jing)濟(ji)性也會因此(ci)有所不(bu)同。

4.2
相對于燃(ran)煤生(sheng)產同樣的(de)蒸氣和電(dian)能(neng)，固體廢棄(qi)物汽(qi)化后進(jin)入內(nei)燃(ran)機發電(dian)機組能(neng)源化利用方案(an)，具(ju)有很大的(de)環(huan)境效益，每年CO2 、SO2  、NOx可(ke)分別減少排放(fang)514、343、370t。其它3種方案(an)也可(ke)以(yi)不(bu)同程度減少SO2和NOx的(de)排放(fang)。本文比較的(de)是對環(huan)境的(de)CO2 、SO2 、NOx和灰渣(zha)的(de)排放(fang)，需要注意的(de)是，廢棄(qi)物焚(fen)燒的(de)渣(zha)、尾氣性(xing)質與燃(ran)煤有所不(bu)同。

4.3

固體廢棄物(wu)(wu)能源化(hua)利(li)用的(de)后(hou)3種方案中(zhong)，雖然CO2排放大(da)于(yu)燃煤方案，但其中(zhong)由樹皮燃燒產(chan)生(sheng)10169.5t，樹皮屬(shu)于(yu)生(sheng)物(wu)(wu)質，生(sheng)物(wu)(wu)質在生(sheng)長過(guo)程中(zhong)要(yao)吸收大(da)量的(de)CO2，有文獻[4]認為生(sheng)物(wu)(wu)質燃燒CO2為零排放。

4.4由于固體廢棄物(wu)汽化(hua)要產(chan)生焦油，燃(ran)(ran)(ran)氣(qi)直接進內燃(ran)(ran)(ran)機(ji)，將影響機(ji)組運行(xing)的穩定(ding)，而燃(ran)(ran)(ran)氣(qi)進鍋(guo)爐(lu)與(yu)煤混(hun)燒(shao)，則無須考慮焦油的清(qing)洗。另外(wai)，考慮到充分利(li)用(yong)廠內已有(you)鍋(guo)爐(lu)，不新建(jian)內燃(ran)(ran)(ran)機(ji)發電機(ji)組，可較大地節(jie)省投資(zi)，故固體廢棄物(wu)汽化(hua)后進入鍋(guo)爐(lu)與(yu)煤混(hun)燒(shao)供蒸(zheng)氣(qi)是一種值得推(tui)薦的方案。

5參考文獻

1 Margaret C  Mann，Pamela L Spath.Life Cycle Assessment of a Biomass Gasification Combined-Cycle Power System. 北京：中國環境(jing)科學出版社,1997 .

2 沈(shen)士(shi)一(yi).汽輪(lun)機原理(li).北京：水(shui)力電力出版社，1995.

3 吳宗鑫.以煤為主(zhu)多元化的清(qing)(qing)潔能源戰略.北京：清(qing)(qing)華大(da)學出版社(she)，2001.

4余春江.溫室效應與生(sheng)物質(zhi)能(neng)(neng)利用.中國太陽能(neng)(neng)學會生(sheng)物質(zhi)能(neng)(neng)專業委員會論文集，2001.

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