Луканин Павел Владимирович – к.т.н., профессор; первый проректор, директор Высшей школы технологии и энергетики
г. Санкт-Петербург
Pavel V. Lukanin – PhD in Engineering, Professor. First Vice Rector; Higher School of Technology and Energy. Director
Saint Petersburg
Казаков Владимир Григорьевич – д.т.н., старший научный сотрудник; профессор кафедры Промышленной теплоэнергетики
г. Санкт-Петербург
Vladimir G. Kazakov – D.Sc. in Engineering, Senior Researcher; Professor, Department of Industrial Heat-and-Power Engineering
Saint Petersburg
Зверев Леонид Олегович – студент
г. Санкт-Петербург
Leonid O. Zverev – Institute of Energy and Automation
Saint Petersburg
ЦЕЛЬ. Разработка и реализация комплекса теоретических и практических рекомендаций по созданию научно обоснованных тепловых схем технологических процессов производства целлюлозы и бумаги, интенсификации теплообменных процессов при экономном расходовании энергоресурсов. МЕТОДЫ. Предложен метод термодинамического анализа на основе приращения эксергий в процессе взаимодействия тепловых потоков, позволяющий оценить энергетическую эффективность как отдельных аппаратов ЦБП, так и всего технологического потока; математическая зависимость между эксергетическим КПД технологических элементов и эксергетическим КПД сложной тепловой схемы; принципиальная схема теплорекуперационной установки сушильной части БДМ с замкнутым циклом воздуха, подаваемого на сушку. РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведены термодинамические исследования по оценке энергетической эффективности оборудования ЦБП, получена зависимость коэффициента преобразования ТНУ от термодинамических свойств рабочих тел. Подробно рассмотрен процесс получения сульфатной целлюлозы. Показана низкая энергетическая эффективность существующей схемы, эксергетический КПД - 48%. Основная доля затраченной эксергии (71% от подведенной в схему) относится к процессу в СРК). Предложена схема гидрохимической переработки древесной технологической щепы, в которой отсутствуют СРК, вращающаяся печь обжига известняка. Снижаются риски от загрязнений воздушного и водного бассейнов.Приведены основные направления повышения энергоэффективности получения лигносульфонатов при сульфитном производстве целлюлозы. ОБСУЖДЕНИЕ. Дальнейшее развитие энергоэффективных технологий производства целлюлозы можно прогнозировать на основе применения флюидных технологий – сверхкритического водяного окисления (СКВО). Положительные результаты исследований в области химии воды при сверхкритических параметрах дают основание прогнозировать успех в направлении разработки энергоэффективной технологии получения целлюлозы при воздействии на технологическую щепу водой при субкритических и сверхкритических параметрах. Процесс производства бумаги и картона является сложным физико-химическим и термовлажностным процессом. Термодинамическими исследованиями установлен низкий эксергетический КПД сушильной части БКДМ, который определяется неэффективной работой теплорекуперационной установки. Этим и определяется большой подвод пара низкого давления с ТЭЦ. Показаны основные направления по совершенствованию тепловой схемы сушильной части БКДМ. Рассмотрены вопросы когенерации в целлюлозно-бумажной промышленности. Значительное внимание уделено экологической безопасности энергоэффективных технологий. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В настоящей работе приведены основные направления по повышению энергетической эффективности основных технологических процессов получения продукции целлюлозно-бумажных предприятий. На основании анализа эксергетического КПД отдельных элементов оборудования и в целом технологических схем выявлены «узкие» места и предложены мероприятия по их совершенствованию.
THE PURPOSE. Development and implementation of a set of theoretical and practical recommendations for creating scientifically founded heat flow diagrams for pulp and paper processes, intensifying heat exchanging processes under the economical use of energy resources. METHODS. The method of thermodynamic analysis on the basis of exergy increments in the process of interaction of heat flows is proposed, it allows evaluating the energy efficiency of both individual PPI units and the entire process flow; mathematical relationship between exergy efficiency of process elements and that of a complex heat flow diagram; schematic diagram of a heat recuperator of PBM drying section with a closed loop for the air delivered to drying. RESULTS. Thermodynamic analysis was made to evaluate energy efficiency of PPI equipment; the relationship between conversion factor of thermal pumping plant and thermodynamic properties of actuating media was obtained. Sulfate pulp production was considered in detail. The low energy efficiency of the existing process flow diagram is shown, with its exergy efficiency being equal to 48%. A main share of the consumed exergy (71% of the incoming one) relates to the recovery boiler processes. The process flow diagram consisting of hydrochemical pulpchips processing is suggested. The recovery boiler and rotary-type lime kiln are removed from that flow diagram. Risks of air and water basins pollution fall. The main ways for increasing energy efficiency of lignosulfonates production at sulfite pulp plants are mentioned. DISCUSSION. Further development of energy efficient pulp technologies can be forecasted on the basis of application of fluid technologies such as supercritical water oxidation (SCWO). The positive results of research in water chemistry under supercritical parameters give promise to predict success in developing the energy efficient pulp technology by exposing pulpchips to water at the subcritical and supercritical parameters. Paper and board production relates to the complex physical–chemical and heat-wet processes. The thermodynamic studies allowed determining low exergy efficiency of a drying section of paper and board machine that is because of inefficient operation of the heat recuperation unit. This circumstance is responsible for the bulk supply of low pressure steam from a heat and power plant. The main ways for improving the heat flow diagram of PBM drying section are shown. Cogeneration issues in the pulp and paper industry are considered. The essential attention is given to environmental safety of energy efficient technologies. CONCLUSION. The paper presents main ways for increasing energy efficiency of basic production processes at pulp and paper enterprises. Based on the analysis of exergy efficiency of individual equipment elements and the entire process flow diagrams bottlenecks were revealed and measures for their removal were suggested.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.