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 1  B 造纸厂固体废弃物的特性 1)(%)

固体废弃

物

Mar

Mf

Mad

Aad

Vad

FCad

低位热值

(MJ/kg)

年产量

(t/a)

树皮

65.0

44.4

37.0

2.5

53.3

7.2

5.149

21420

脱墨污泥

70.0

62.1

20.9

24.6

49.8

4.7

4.177

44540

废渣

63.0

61.8

3.2

2.1

75.2

19.5

10.0

17680

　　1)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

 Var

Aar

Mar

FCar

Car

Har

Oar

Nar

Var Qnet,ar(kJ/kg)

百分比

13.2

29.0

8.0

52.21

49.8

3.25

5.67

1.07

0.8

20273

　　1）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 5.0 kg/（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。