可持續(xù)發(fā)展制漿造紙工業(yè)論文

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1前言

紙漿和紙張的生產(chǎn)通常是由若干單元過程組成的。無論生產(chǎn)要達(dá)到什么樣的要求（質(zhì)量和數(shù)量），都需要消耗大量的包括電和熱在內(nèi)的能源。2005年，全球制漿造紙工業(yè)的電力消耗量為400TWa。自此以后，對于許多高能耗產(chǎn)品（印刷紙種）來說其產(chǎn)量巳經(jīng)開始下降，但整體生產(chǎn)水平的提高抵消了整體下降。所有公共設(shè)施供應(yīng)的消耗（如電力、水、蒸汽）通常根據(jù)產(chǎn)量（噸、立方米等）進(jìn)行對比來監(jiān)控，以便更容易地提供生產(chǎn)一定數(shù)量的產(chǎn)品所需的水、電、汽等的基準(zhǔn)。這里強調(diào)了為了監(jiān)控全球范圍工業(yè)的效率，要有一個“通用工具盒”的重要性。此外，從能源效率的角度來看，許多當(dāng)前單元過程包含的解決方案，不代表現(xiàn)代的最佳可用技術(shù)（BAT)。本文總結(jié)了全球范圍內(nèi)制漿造紙廠生產(chǎn)實踐中可持續(xù)性的基準(zhǔn)、歐洲指導(dǎo)指令的主要特點及其對產(chǎn)業(yè)的影響。貝利（Payiy)提出了提高能源效率的觀點，即制漿造紙廠可以從哪方面提高能源效率。

2可持續(xù)性的測量和標(biāo)桿管理

隨著環(huán)境問題意識的逐漸普及，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略面臨著高要求的挑戰(zhàn)?？沙掷m(xù)性發(fā)展已成為制定主要政治決策的考量標(biāo)準(zhǔn)之一，這個星球的未來是一些地區(qū)幾乎所有政治舞臺上的戰(zhàn)略計劃的核心。謀求將可持續(xù)發(fā)展與經(jīng)濟發(fā)展相結(jié)合是很不容易的，因為它以一種非常復(fù)雜的方式將政治和技術(shù)結(jié)合在一起。從行業(yè)的角度來說，可持續(xù)性發(fā)展的主要關(guān)注點是策劃實現(xiàn)社會、環(huán)境和經(jīng)濟之間的平衡。換句話說，通過這種方法提出解決方案來提高能源、水、材料和供應(yīng)鏈的效率，使得我們的社會經(jīng)濟和子孫后代可以以一種更經(jīng)濟的方式從技術(shù)發(fā)展上受益。許多機構(gòu)都試圖引導(dǎo)企業(yè)家通過引人生態(tài)標(biāo)簽和環(huán)境管理體系來促進(jìn)環(huán)境友好技術(shù)的應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)化的單一屬性和多屬性的認(rèn)證制度已被用來評估不同的產(chǎn)品和服務(wù)。除此之外，標(biāo)桿管理的工具，如常用的碳足跡和水足跡，在此僅僅只是舉了幾個例子。然而，這兩種方法都不能衡量真正的可持續(xù)性，而只能進(jìn)行互相之間的性能比較。貝利已經(jīng)開發(fā)了一個工具來評價可持續(xù)性、強調(diào)從實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和不集中的只有單一的意見或一個因素中尋找整個或一部分生產(chǎn)單元多重屬性的復(fù)雜性。這些屬性包括可持續(xù)發(fā)展概念的所有核心層面，即社會、經(jīng)濟和環(huán)境方面的問題。該方法涵蓋整個制漿造紙工業(yè)的產(chǎn)品組合。所使用的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)已收集了超過50年的時間，收集的范圍為全球執(zhí)行的不同項目（新建和改建）。該方法由8個主要指標(biāo)和超過50個子指標(biāo)組成，將其完美結(jié)合以建立綠色造紙廠指標(biāo)（GreenMillIndex?),如圖1所示。該指標(biāo)分析大規(guī)模運行的可持續(xù)性，如向水、空氣和土壤中的排放以及原材料的需求、位置和運輸?shù)挠绊?。其結(jié)果是對產(chǎn)品從森林到出版商的全生命周期都進(jìn)行了分析，而不是僅僅只考慮到生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為紙漿和紙產(chǎn)品的直接生產(chǎn)指標(biāo)。從長遠(yuǎn)來看，可持續(xù)性的方法將在行業(yè)中更加引人注目，將高度重視經(jīng)濟、環(huán)境和社會方面的平衡。

3指令的主要特點和對制漿造紙工業(yè)的影響

歐洲能源效率和碳排放的所有主要目標(biāo)都是根據(jù)歐盟（EU)協(xié)議而制定的。目標(biāo)被普遍認(rèn)同，以推動歐盟各成員國在歐盟范圍平等地發(fā)展。所規(guī)定的目標(biāo)則留待國家層面的行動。通常，每個成員國都建立了自己的內(nèi)部規(guī)則和辦公室來執(zhí)行并跟蹤所有必要的改進(jìn)行動（在芬蘭，該工作是由就業(yè)和經(jīng)濟部來指導(dǎo)的）。歐盟采用若干產(chǎn)業(yè)指令和地方法規(guī)。在這樣的背景下，來討論能源效率和排放指令。就歐洲的能源效率發(fā)展而言，原有的計劃和協(xié)議規(guī)定到2020年，初級能源消耗減少20%。然而，這個目標(biāo)似乎并不能得到實現(xiàn)，主要是由于在歐洲要首先應(yīng)付經(jīng)濟的挑戰(zhàn)。此外，又提出來歐盟水平更新、更具體的國家目標(biāo)，這在一定程度上延遲預(yù)定目標(biāo)的實現(xiàn)。采用國家手段來落實行動計劃以實現(xiàn)這些目標(biāo)。實踐中，根據(jù)該指令，所有成員國都需要報告每年的發(fā)展以及保持該發(fā)展。還應(yīng)該注意到，這個指令不僅僅只是針對大型企業(yè)制訂的，因為它包括能源效率的方方面面（如運輸指標(biāo)、熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP)的數(shù)量、GDP、能源消耗明細(xì)等）。除了能源效率，擴大的環(huán)境許可也是與履行指令相關(guān)的國家機制的一個要素。從制漿造紙工業(yè)來看，排放指令是一個更具挑戰(zhàn)性和“更嚴(yán)格”的指令。就該指令而言，它是一種多功能的指令，可用于多個不同的行業(yè)，它作為一個高級指導(dǎo)文件，引用的是特定行業(yè)的排放臨界值。除了排放水平，文件還定義了諸如測量方法、在決策過程中公眾參與的要求、定義和描述了必要的許可程序。

4BATBREF

上面介紹的排放指令是通過一個稱為BAT的參考文件（被稱為BATBREF)為不同的行業(yè)而提出的。具體而言，就制漿造紙工業(yè)而論，制漿和造紙的BREF文件是與歐盟代表們、受托人（工業(yè)界和法律界）、私營企業(yè)（紙漿和紙張生產(chǎn)商、設(shè)備供應(yīng)商、生物技術(shù)部門）和環(huán)保主管部門合作編制的，它描述了將現(xiàn)代解決方案與合理的長期環(huán)境目標(biāo)相結(jié)合的行業(yè)最佳實踐。因此，BREF文件的目的對各方來說都是可持續(xù)的，且支持該行業(yè)的整體發(fā)展。另一個BREF文件是與過程/子過程、系統(tǒng)和設(shè)備能源效率相關(guān)的。這個參考文件假定公司有他們自己的、能覆蓋上述各項目的能源管理結(jié)構(gòu)。BAT文件主要內(nèi)容如下:?可應(yīng)用過程的主要特征?與行業(yè)環(huán)境和操作性能相關(guān)的信息?對用于減少環(huán)境影響（被業(yè)界所定義的）和相關(guān)的排放和消耗水平的最佳可用技術(shù)的描述?建議事項該文件關(guān)于制漿造紙工業(yè)的最終版本目前正在由歐洲委員會作為“最終草案”進(jìn)行審查，批準(zhǔn)通過后它將被采納使用。BREF對行業(yè)的主要影響將涉及到即將到來的投資。行業(yè)將面臨更嚴(yán)茍的評估過程以確定是拆除、改造還是投資新的生產(chǎn)裝置。為了遵循BAT指南，“快速修復(fù)”和不可持續(xù)的解決方案是無論如何都不能接受了。預(yù)計將在不久的未來，文件中定義的BAT將與環(huán)境許可程序緊密相連。BRET的內(nèi)容是強制性的，不僅僅是建議或指導(dǎo)性文件。這樣的話，一個真正的改變是可能的。

5制漿造紙行業(yè)提高效率的潛力

等式是相當(dāng)簡單的，要么是輸人相同的能源量生產(chǎn)得更多，要么是少用能源而生產(chǎn)量372014C1PTE國際造紙技術(shù)報告會論文集不變。然而，這個等式又不再是那么簡單的，因為可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)需要同時從環(huán)境責(zé)任方面得到滿足。在這種情況下，主要重點放在技術(shù)開發(fā)潛力的評價上。操作和/或管理的發(fā)展不包括在內(nèi)。由于歐洲和北美的絕大多數(shù)造紙廠都在采用現(xiàn)代化的、具有更髙能源效率的技術(shù)進(jìn)行改造，不論是否出于戰(zhàn)略上的考慮（升級產(chǎn)品組合或生產(chǎn)水平），現(xiàn)代新建工廠主要位于遠(yuǎn)東及南美。通常情況下，制漿造紙工業(yè)能源效率改進(jìn)措施與以下的工作有關(guān)：?二次熱的利用（煙氣、廢水流、最小化溢出熱流）和平衡變化?傳動和電機的變頻控制?單一生產(chǎn)線的生產(chǎn)概念?泵送距離的優(yōu)化?蒸汽透平機的平衡優(yōu)化?蒸汽管網(wǎng)壓力降低?紙機/紙板機熱回收、蒸汽和冷凝水系統(tǒng)優(yōu)化?新鮮水泵送?造紙機真空系統(tǒng)?工藝穩(wěn)定（泵送、詳細(xì)的平衡分析）?壓縮空氣的消耗?纖維打漿優(yōu)化?盡早采用現(xiàn)代化技術(shù)通常情況下，采用上述措施，蒸汽消耗可能降低的范圍為10%~20%。對于電力能源方面，相同的降低潛力通常為3%~7%左右。在這幾十年里，貝利進(jìn)行了包括能源效率在內(nèi)的審核和改進(jìn)策略。應(yīng)當(dāng)指出，提高能源效率并不會影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量，并且計劃的行動不僅僅只是達(dá)到BAT水平。相反，總是尋求超越所有需求水平的最好的可能解決方案。特別是對于運行中的造紙廠，降低操作成本和具有高得率的工藝是典型的結(jié)果，而實施行動的回報時間通常較短（1~2年）。為了分階段滿足可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，許多規(guī)模更大的投資可以分階段逐步實施，但同時保持年度資本支出在一個合理的水平上。然而，計劃執(zhí)行后首先實現(xiàn)的主要是節(jié)約。此外，還可以看到，經(jīng)過若干年之后如果不采取進(jìn)一步的行動，那么造紙廠的能源效率就會降低。這種降低不僅僅只與技術(shù)方面的問題有關(guān)，而且生產(chǎn)方案的變化也會影響能源效率。因此，建議每5年進(jìn)行一次能源審計。

6總結(jié)

顯然，當(dāng)工廠運行不但要求提升盈利性，而且要更多地考慮可持續(xù)性發(fā)展的目標(biāo)時，制漿造紙行業(yè)未來將面臨巨大的挑戰(zhàn)。然而，現(xiàn)代先進(jìn)的工藝工程解決方案和現(xiàn)代化技術(shù)的資源配置，不僅從成本結(jié)構(gòu)方面，而且對公司的形象和全球整個制漿造紙行業(yè)，可以為行業(yè)創(chuàng)造顯著的效益。標(biāo)桿管理應(yīng)被視為一種結(jié)合成本效率和全球責(zé)任的能源效率發(fā)展的助推器。