雙碳形勢下制漿造紙企業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型
2020年9月，習(xí)近平總書記在第75屆聯(lián)合國大會上提出，中國二氧化碳排放力爭在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實現(xiàn)碳中和。2021年1月5日，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《碳排放權(quán)交易管理辦法(試行)》，并于2021年2月1日起施行，涵蓋101家造紙企業(yè)自備電廠在內(nèi)的全國碳市場第一個履約周期正式啟動。2021年10月26日，國務(wù)院正式發(fā)布了《2030年前碳達(dá)峰行動方案》，方案指出：“要明確各地區(qū)、各領(lǐng)域、各行業(yè)目標(biāo)任務(wù)，加快實現(xiàn)生產(chǎn)生活方式的綠色變革，推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展建立在資源高效利用和綠色低碳發(fā)展的基礎(chǔ)之上，確保如期實現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰目標(biāo)?！边@無疑對中國造紙行業(yè)提出了更清晰、更高維度的要求，這也意味著造紙行業(yè)已切實面臨“碳約束”的新挑戰(zhàn)。
造紙工業(yè)是關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)原材料工業(yè)，存在得天獨厚的天然綠色屬性，具有原料可再生、產(chǎn)品可循環(huán)利用、生產(chǎn)廢棄物可轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源等特點。同時，造紙工業(yè)又是一個典型的能源資源密集型行業(yè)，也是計劃第一階段納入全國碳排放權(quán)交易市場的行業(yè)之一。對于目前碳排放基數(shù)較大、能源供給體系中化石能源占比達(dá)80％以上，且消費需求仍在上升的中國造紙工業(yè)而言，要如期實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，將面臨前所未有的挑戰(zhàn)，同時也是產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型和促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展的重要契機(jī)。
1.造紙工業(yè)主要碳排放來源
造紙工業(yè)企業(yè)碳排放源類別主要包括：①自備熱電站、石灰窯、堿回收爐、紙機(jī)干燥等工段運行過程中煤炭、燃?xì)?、柴油、重油等化石燃料燃燒直接排放；②備料過程產(chǎn)生的樹皮、木屑，硫酸鹽制漿過程產(chǎn)生的黑液等生物質(zhì)能源燃燒直接排放；③制漿過程堿回收工段用石灰石、自備電廠脫硫用外購碳酸鹽分解過程產(chǎn)生的二氧化碳排放；④廢水厭氧處理過程中產(chǎn)生的甲烷排放；⑤凈購入使用電力、熱力的間接排放等。根據(jù)《造紙和紙制品生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》，造紙工業(yè)企業(yè)在進(jìn)行碳排放核算與報告時，需要核算的溫室氣體包括二氧化碳和甲烷，核算范圍包括上述碳排放源中的化石燃料燃燒排放、過程排放、購入的電力和熱力產(chǎn)生的排放、廢水厭氧處理的排放，而生物質(zhì)燃料產(chǎn)生的碳排放不計入企業(yè)的碳排放總量。相關(guān)研究表明，中國造紙工業(yè)的碳排放量主要來自于化石燃料燃燒和凈購入電力、熱力產(chǎn)生的排放，且化石燃料以煤炭為主，生物質(zhì)能源占全部能源的比例不到20％。
造紙工業(yè)是關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)原材料工業(yè)，存在得天獨厚的天然綠色屬性，具有原料可再生、產(chǎn)品可循環(huán)利用、生產(chǎn)廢棄物可轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源等特點。同時，造紙工業(yè)又是一個典型的能源資源密集型行業(yè)，也是計劃第一階段納入全國碳排放權(quán)交易市場的行業(yè)之一。對于目前碳排放基數(shù)較大、能源供給體系中化石能源占比達(dá)80％以上，且消費需求仍在上升的中國造紙工業(yè)而言，要如期實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，將面臨前所未有的挑戰(zhàn)，同時也是產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型和促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展的重要契機(jī)。
1.造紙工業(yè)主要碳排放來源
造紙工業(yè)企業(yè)碳排放源類別主要包括：①自備熱電站、石灰窯、堿回收爐、紙機(jī)干燥等工段運行過程中煤炭、燃?xì)?、柴油、重油等化石燃料燃燒直接排放；②備料過程產(chǎn)生的樹皮、木屑，硫酸鹽制漿過程產(chǎn)生的黑液等生物質(zhì)能源燃燒直接排放；③制漿過程堿回收工段用石灰石、自備電廠脫硫用外購碳酸鹽分解過程產(chǎn)生的二氧化碳排放；④廢水厭氧處理過程中產(chǎn)生的甲烷排放；⑤凈購入使用電力、熱力的間接排放等。根據(jù)《造紙和紙制品生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》，造紙工業(yè)企業(yè)在進(jìn)行碳排放核算與報告時，需要核算的溫室氣體包括二氧化碳和甲烷，核算范圍包括上述碳排放源中的化石燃料燃燒排放、過程排放、購入的電力和熱力產(chǎn)生的排放、廢水厭氧處理的排放，而生物質(zhì)燃料產(chǎn)生的碳排放不計入企業(yè)的碳排放總量。相關(guān)研究表明，中國造紙工業(yè)的碳排放量主要來自于化石燃料燃燒和凈購入電力、熱力產(chǎn)生的排放，且化石燃料以煤炭為主，生物質(zhì)能源占全部能源的比例不到20％。
2.造紙工業(yè)碳排放發(fā)展歷程
中國造紙工業(yè)自2000年以來迅速發(fā)展，紙漿、紙及紙板、紙制品生產(chǎn)量不斷提高，到2020年已分別達(dá)到7378萬t、11260萬t、6860萬t。隨著中國造
中國造紙工業(yè)自2000年以來迅速發(fā)展，紙漿、紙及紙板、紙制品生產(chǎn)量不斷提高，到2020年已分別達(dá)到7378萬t、11260萬t、6860萬t。隨著中國造
紙工業(yè)的飛速發(fā)展，其碳排放量也隨之增加。據(jù)估算，中國造紙工業(yè)2000年的碳排放量約為0．64億t，2015年上升為1．52億t，年均復(fù)合增長率約為5．93％。其中，2000-2003年，受全球經(jīng)濟(jì)下滑的影響，我國造紙工業(yè)發(fā)展趨于平穩(wěn)，碳排放量增速相對緩慢；2003-2006年，受中國加入WTO影響，造紙工業(yè)發(fā)展迅速，碳排放量也急劇增加，年均增長率一度達(dá)到16.36％；2006年開始，為解決能源資源約束和生態(tài)環(huán)境問題，我國加大了節(jié)能降碳的政策力度和管制措施，隨后2008年的世界金融危機(jī)給中國經(jīng)濟(jì)帶來沖擊，造紙工業(yè)受到波及，碳排放量增速放緩，甚至有所下降。2009年之后，中國經(jīng)濟(jì)快速得到恢復(fù)，造紙工業(yè)也得到蓬勃發(fā)展，碳排放量于2013年達(dá)到高值，約為1.59億t。隨后，在資源、能源和生態(tài)環(huán)境的多重約束下，以及受2020年以來新冠肺炎疫情影響，造紙工業(yè)碳排放量增速放緩甚至有階段性下降，但其排放總量依然不容小覷，目前僅次于電力、石化、化工、建材、鋼鐵、有色等高耗能行業(yè)，也被列為首批納入全國碳排放權(quán)交易市場的重點行業(yè)之一。
3.造紙工業(yè)“雙碳”目標(biāo)面臨的主要問題
3.1紙和紙板消費持續(xù)增加
3.造紙工業(yè)“雙碳”目標(biāo)面臨的主要問題
3.1紙和紙板消費持續(xù)增加
1980年我國GDP總量約4587億元，紙和紙板消費量約350萬t；2000年GDP約100280億元，紙和紙板消費量約3500萬t；2020年GDP約1015986億元，紙和紙板消費量近11827萬t，人均年消費量約為84 kg，高于世界平均水平52 kg／人，但遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家平均水平170 kg／人。
我國由于人口眾多，到2035年要基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化，達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家水平，作為配套產(chǎn)業(yè)的造紙工業(yè)仍有較大消費需求空間。根據(jù)《造紙行業(yè)“十四五”及中長期高質(zhì)量發(fā)展綱要》分析，兼顧2030年國家碳達(dá)峰目標(biāo)，紙及紙板產(chǎn)能增長可能被迫受到抑制，預(yù)計到2035年國內(nèi)紙及紙板需求量應(yīng)控制在1．7億t以內(nèi)，較目前還將增加約5000萬t。在消費需求仍將持續(xù)提高的情況下，必然要求在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、能源消費結(jié)構(gòu)調(diào)整、可再生能源替代、節(jié)能低碳技術(shù)研發(fā)等方面取得更多的成果，才能保障造紙工業(yè)順利完成“雙碳”目標(biāo)。
3.2能源資源結(jié)構(gòu)問題突出
中國造紙工業(yè)能源長期以外購為主，主要為高碳含量的煤炭，相比發(fā)達(dá)國家目前主要使用生物質(zhì)燃料和碳含量較低的石油、天然氣等能源，我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)使得造紙工業(yè)碳排放量居高不下。以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)，同時受原料結(jié)構(gòu)、技術(shù)裝備、企業(yè)規(guī)模和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等因素影響，也導(dǎo)致中國造紙工業(yè)能源綜合利用率長期低于發(fā)達(dá)國家水平。2000年以來，造紙原料結(jié)構(gòu)相對改善，造紙工業(yè)企業(yè)也從國外引進(jìn)了大量先進(jìn)技術(shù)裝備，有效提高了能源利用效率。2010年我國紙及紙板綜合能耗約為680 kgce／t，2015年降至530 kgce／t，2020年又降至480 kgce／t，《造紙行業(yè)“十四五”及中長期高質(zhì)量發(fā)展綱要》提出“十四五”期間還將力爭降至450kgce／t。能源效率水平逐步提高，但能源消費結(jié)構(gòu)問題未能得到根本轉(zhuǎn)變。
目前國內(nèi)大型造紙企業(yè)大都采用以自備燃煤熱電廠為主的用能模式。隨著用煤指標(biāo)的趨緊，以自備燃煤熱電為主的造紙行業(yè)在能源結(jié)構(gòu)低碳化轉(zhuǎn)型方面的任務(wù)將十分緊迫。如果不及早謀劃能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，部分造紙企業(yè)可能會因自備燃煤電廠被強(qiáng)制淘汰而被迫停產(chǎn)。另外，新建項目若規(guī)劃以自備燃煤熱電為主要能源供給方式，也將面臨因用煤指標(biāo)減少而項目不能獲批的風(fēng)險。
3.3廢紙回收再利用仍需加強(qiáng)
廢紙造紙技術(shù)流程較短，不僅是節(jié)約原材料和保障纖維原料結(jié)構(gòu)的重要途徑，也是實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳發(fā)展的重要方式，能夠大幅降低制漿過程所消耗的熱力、電力能源，有效減少二氧化碳的排放。據(jù)《2021中國造紙年鑒》統(tǒng)計，自2011年以來，我國廢紙回收總量年均增長率約2．63％，2020年已達(dá)到約5493萬t，為世界最大的廢紙生產(chǎn)國和消費國。我國廢紙利用率曾一度達(dá)到世界較高水平，歷史最高值為2009年的74.4％。近年來由于廢紙進(jìn)口受限而呈現(xiàn)逐年下降趨勢，到2020年廢紙利用率已下降為54.9％。我國廢紙回收率2011—2020年平均值為46.78％，相比發(fā)達(dá)國家，廢紙回收率相對偏低。隨著我國廢紙回收體系的不斷完善，以及廢紙進(jìn)口禁令和“限塑令”的實施，國內(nèi)廢紙回收利用的循環(huán)速度將會加快，同時在疫情防控和國際環(huán)境影響下，以國內(nèi)大循環(huán)為主的內(nèi)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式將全面啟動，我國廢紙循環(huán)利用力度將進(jìn)一步得到加強(qiáng)。
中國造紙工業(yè)能源長期以外購為主，主要為高碳含量的煤炭，相比發(fā)達(dá)國家目前主要使用生物質(zhì)燃料和碳含量較低的石油、天然氣等能源，我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)使得造紙工業(yè)碳排放量居高不下。以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)，同時受原料結(jié)構(gòu)、技術(shù)裝備、企業(yè)規(guī)模和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等因素影響，也導(dǎo)致中國造紙工業(yè)能源綜合利用率長期低于發(fā)達(dá)國家水平。2000年以來，造紙原料結(jié)構(gòu)相對改善，造紙工業(yè)企業(yè)也從國外引進(jìn)了大量先進(jìn)技術(shù)裝備，有效提高了能源利用效率。2010年我國紙及紙板綜合能耗約為680 kgce／t，2015年降至530 kgce／t，2020年又降至480 kgce／t，《造紙行業(yè)“十四五”及中長期高質(zhì)量發(fā)展綱要》提出“十四五”期間還將力爭降至450kgce／t。能源效率水平逐步提高，但能源消費結(jié)構(gòu)問題未能得到根本轉(zhuǎn)變。
目前國內(nèi)大型造紙企業(yè)大都采用以自備燃煤熱電廠為主的用能模式。隨著用煤指標(biāo)的趨緊，以自備燃煤熱電為主的造紙行業(yè)在能源結(jié)構(gòu)低碳化轉(zhuǎn)型方面的任務(wù)將十分緊迫。如果不及早謀劃能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，部分造紙企業(yè)可能會因自備燃煤電廠被強(qiáng)制淘汰而被迫停產(chǎn)。另外，新建項目若規(guī)劃以自備燃煤熱電為主要能源供給方式，也將面臨因用煤指標(biāo)減少而項目不能獲批的風(fēng)險。
3.3廢紙回收再利用仍需加強(qiáng)
廢紙造紙技術(shù)流程較短，不僅是節(jié)約原材料和保障纖維原料結(jié)構(gòu)的重要途徑，也是實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳發(fā)展的重要方式，能夠大幅降低制漿過程所消耗的熱力、電力能源，有效減少二氧化碳的排放。據(jù)《2021中國造紙年鑒》統(tǒng)計，自2011年以來，我國廢紙回收總量年均增長率約2．63％，2020年已達(dá)到約5493萬t，為世界最大的廢紙生產(chǎn)國和消費國。我國廢紙利用率曾一度達(dá)到世界較高水平，歷史最高值為2009年的74.4％。近年來由于廢紙進(jìn)口受限而呈現(xiàn)逐年下降趨勢，到2020年廢紙利用率已下降為54.9％。我國廢紙回收率2011—2020年平均值為46.78％，相比發(fā)達(dá)國家，廢紙回收率相對偏低。隨著我國廢紙回收體系的不斷完善，以及廢紙進(jìn)口禁令和“限塑令”的實施，國內(nèi)廢紙回收利用的循環(huán)速度將會加快，同時在疫情防控和國際環(huán)境影響下，以國內(nèi)大循環(huán)為主的內(nèi)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式將全面啟動，我國廢紙循環(huán)利用力度將進(jìn)一步得到加強(qiáng)。
3.4理論指引和技術(shù)支撐不足
我國作為發(fā)展中國家，尚處于新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化加快推進(jìn)階段，實現(xiàn)全面綠色轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)仍然薄弱，生態(tài)環(huán)境保護(hù)壓力尚未得到根本緩解。在此背景下，造紙工業(yè)要如期實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，亟需系統(tǒng)的理論指引和變革性的技術(shù)支撐。我國國情與發(fā)達(dá)國家存在較大差異，造紙工業(yè)未來的能源替代技術(shù)和能源利用需求與發(fā)達(dá)國家也有所不同。制漿造紙過程需要大量熱能，需要對行業(yè)替代能源來源和能源利用方式進(jìn)行研究，探索更加高效的跨行業(yè)能源協(xié)作模式。
4.造紙工業(yè)“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)路徑探討
4.1穩(wěn)步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)和原料結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級
我國作為發(fā)展中國家，尚處于新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化加快推進(jìn)階段，實現(xiàn)全面綠色轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)仍然薄弱，生態(tài)環(huán)境保護(hù)壓力尚未得到根本緩解。在此背景下，造紙工業(yè)要如期實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，亟需系統(tǒng)的理論指引和變革性的技術(shù)支撐。我國國情與發(fā)達(dá)國家存在較大差異，造紙工業(yè)未來的能源替代技術(shù)和能源利用需求與發(fā)達(dá)國家也有所不同。制漿造紙過程需要大量熱能，需要對行業(yè)替代能源來源和能源利用方式進(jìn)行研究，探索更加高效的跨行業(yè)能源協(xié)作模式。
4.造紙工業(yè)“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)路徑探討
4.1穩(wěn)步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)和原料結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級
產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和原料結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級是引領(lǐng)造紙工業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑。一是優(yōu)化企業(yè)布局和規(guī)模，提高產(chǎn)業(yè)集中度，發(fā)展低碳綠色產(chǎn)品，推進(jìn)新工藝及技術(shù)創(chuàng)新，加快行業(yè)綠色制造體系建設(shè)。二是持續(xù)推動“林漿紙一體化”，加大造紙工業(yè)林基地建設(shè)和林業(yè)剩余物資源化利用，形成“以林促紙、以紙養(yǎng)林、林紙結(jié)合、協(xié)同發(fā)展”的產(chǎn)業(yè)格局。相比于單一的制漿造紙企業(yè)，“林漿紙一體化”企業(yè)不僅更易實現(xiàn)制漿造紙過程中的節(jié)能降碳，還能通過上游的植樹造林改善生態(tài)環(huán)境，吸收二氧化碳達(dá)到固碳效果，減少二氧化碳的排放。三是通過在沿海地區(qū)布局大型制漿生產(chǎn)企業(yè)，利用國內(nèi)外，尤其是國外林業(yè)資源，提高國產(chǎn)紙漿的生產(chǎn)規(guī)模和生物質(zhì)能源比例。四是多渠道回收境內(nèi)廢紙和在境外利用廢紙和包裝物制漿，維持國內(nèi)原料供應(yīng)平衡，實現(xiàn)綠色低碳循環(huán)發(fā)展。五是加快淘汰能效利用率低、經(jīng)濟(jì)效益差的落后和過剩產(chǎn)能，促進(jìn)造紙工業(yè)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展。
我國造紙行業(yè)雖經(jīng)歷多次結(jié)構(gòu)調(diào)整，但企業(yè)小而分散的局面仍未得到根本改變，與發(fā)達(dá)國家相比大型企業(yè)的數(shù)量和規(guī)模還存在相當(dāng)大的差距。大中型企業(yè)的清潔生產(chǎn)水平較小型企業(yè)優(yōu)勢顯著，以單位產(chǎn)品綜合能耗為例，同類型大型企業(yè)相較小型企業(yè)可降低約36％(見表1)。通過產(chǎn)能升級整合、淘汰落后產(chǎn)能，可從源頭上降低能耗和碳排放水平。
當(dāng)前，通過采用大容量、高參數(shù)機(jī)組提高發(fā)電機(jī)組熱效率是提高能源利用效率最直接有效的手段，當(dāng)發(fā)電機(jī)組熱效率從目前的30％提高到45％，碳排放量將降低約32％。據(jù)排污許可信息統(tǒng)計，目前我國造紙行業(yè)直接以煤炭作為燃料的企業(yè)有1237家，其中年煤炭消耗量小于1萬t的企業(yè)占45％，存在明顯的低效、分散用能現(xiàn)象。早在2012年，原環(huán)境保護(hù)部環(huán)發(fā)[2012]98號文已明確指出，制漿造紙項目須入?yún)^(qū)入園布設(shè)。工業(yè)園區(qū)通常都建有集中熱電設(shè)施，這為造紙企業(yè)實現(xiàn)區(qū)域整合、依托園區(qū)公共設(shè)施提高能源利用效率、降低碳排放量提供了良好的基礎(chǔ)條件。
4.2有序推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和燃料替代
在國家雙碳政策背景下，要求造紙企業(yè)優(yōu)化和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展高效節(jié)能技術(shù)和清潔利用技術(shù)，提高非碳能源占比，以綠色清潔可再生能源代替化石能源。構(gòu)建新型能源供應(yīng)系統(tǒng)，是造紙企業(yè)實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的核心內(nèi)容。造紙工業(yè)減污降碳重在減少煤炭的使用，充分依托生物質(zhì)能源方面的行業(yè)優(yōu)勢，盡可能以生物質(zhì)燃料替代煤炭將是現(xiàn)階段造紙工業(yè)推動能源結(jié)構(gòu)低碳化切實可行的途徑。企業(yè)可在充分利用自產(chǎn)樹皮、木屑、干化污泥等的基礎(chǔ)上，加大區(qū)域內(nèi)其他可用生物質(zhì)燃料的收集和使用，以提高生物質(zhì)能源的占比。另外，通過自備熱電站煤改氣、堿回收爐及石灰窯等的能源清潔化改造，對廢水處理過程中厭氧環(huán)節(jié)產(chǎn)生沼氣進(jìn)行回收利用，以及提高光伏發(fā)電等清潔能源使用等，均可有效減少碳排放。關(guān)于燃煤鍋爐能源清潔化改造，國內(nèi)某廢紙造紙企業(yè)建有1臺180 t／h的燃煤鍋爐，將燃料由煤炭替換為天然氣，每年可減少二氧化碳排放量34.16萬t。關(guān)于石灰窯能源清潔化改造，國內(nèi)某企業(yè)制漿年產(chǎn)能200萬t，通過將石灰窯燃料由重油替換為天然氣或生物質(zhì)氣，每年可減少二氧化碳排放量分別為6.09萬t和22.12萬t。關(guān)于光伏發(fā)電清潔能源使用，國內(nèi)某造紙企業(yè)廠內(nèi)光伏裝機(jī)容量19.9MW，平均每年可生產(chǎn)2100多萬kWh的太陽能綠色電力，每年減少二氧化碳排放量2萬余t。歐美國家造紙行業(yè)生物質(zhì)能源占全部能源的比例已達(dá)60％以上，個別國家甚至超過70％，我國造紙行業(yè)生物質(zhì)能源占比不到20％，生物質(zhì)能源開發(fā)利用潛力巨大。
在國家雙碳政策背景下，要求造紙企業(yè)優(yōu)化和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展高效節(jié)能技術(shù)和清潔利用技術(shù)，提高非碳能源占比，以綠色清潔可再生能源代替化石能源。構(gòu)建新型能源供應(yīng)系統(tǒng)，是造紙企業(yè)實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的核心內(nèi)容。造紙工業(yè)減污降碳重在減少煤炭的使用，充分依托生物質(zhì)能源方面的行業(yè)優(yōu)勢，盡可能以生物質(zhì)燃料替代煤炭將是現(xiàn)階段造紙工業(yè)推動能源結(jié)構(gòu)低碳化切實可行的途徑。企業(yè)可在充分利用自產(chǎn)樹皮、木屑、干化污泥等的基礎(chǔ)上，加大區(qū)域內(nèi)其他可用生物質(zhì)燃料的收集和使用，以提高生物質(zhì)能源的占比。另外，通過自備熱電站煤改氣、堿回收爐及石灰窯等的能源清潔化改造，對廢水處理過程中厭氧環(huán)節(jié)產(chǎn)生沼氣進(jìn)行回收利用，以及提高光伏發(fā)電等清潔能源使用等，均可有效減少碳排放。關(guān)于燃煤鍋爐能源清潔化改造，國內(nèi)某廢紙造紙企業(yè)建有1臺180 t／h的燃煤鍋爐，將燃料由煤炭替換為天然氣，每年可減少二氧化碳排放量34.16萬t。關(guān)于石灰窯能源清潔化改造，國內(nèi)某企業(yè)制漿年產(chǎn)能200萬t，通過將石灰窯燃料由重油替換為天然氣或生物質(zhì)氣，每年可減少二氧化碳排放量分別為6.09萬t和22.12萬t。關(guān)于光伏發(fā)電清潔能源使用，國內(nèi)某造紙企業(yè)廠內(nèi)光伏裝機(jī)容量19.9MW，平均每年可生產(chǎn)2100多萬kWh的太陽能綠色電力，每年減少二氧化碳排放量2萬余t。歐美國家造紙行業(yè)生物質(zhì)能源占全部能源的比例已達(dá)60％以上，個別國家甚至超過70％，我國造紙行業(yè)生物質(zhì)能源占比不到20％，生物質(zhì)能源開發(fā)利用潛力巨大。
4.3加強(qiáng)廢棄物利用，降低能源資源消耗
加強(qiáng)廢棄物利用、降低能源資源消耗、提升能源資源利用效率是實現(xiàn)碳減排的重要措施。一是配合“林漿紙一體化”和廢紙回收利用，適當(dāng)增加木材纖維的使用比例。以木材作為原料生產(chǎn)紙產(chǎn)品不僅能保障產(chǎn)品的高質(zhì)量，而且木材纖維的收獲率高，消耗的制漿化學(xué)品和能源較少，碳排放和污染相對較低，回收利用率也遠(yuǎn)高于非木材。二是推動完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系和使用水性阻隔涂層技術(shù)等，加強(qiáng)對廢紙的回收利用，減少能源資源、新鮮用水、化學(xué)品的消耗，助推節(jié)能、減污、降碳協(xié)同增效。三是對非木漿進(jìn)行合理開發(fā)與使用。我國可利用的非木材纖維來源廣泛，造紙企業(yè)可探索研發(fā)先進(jìn)的低碳處理技術(shù)和相關(guān)設(shè)備，進(jìn)行清潔化生產(chǎn)并提高非木材纖維得率，尤其是我國資源豐富的竹材。四是處理造紙廢水產(chǎn)生的污泥數(shù)量龐大，且成分結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，含水量較高，加強(qiáng)污泥資源化、無害化處理將是造紙工業(yè)提高能源資源效率的重要突破口之一。
4.4探索研發(fā)節(jié)能低碳和CCUS技術(shù)
隨著節(jié)能降碳壓力的與日俱增，尋求相關(guān)技術(shù)突破將是造紙工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵。造紙工業(yè)企業(yè)越來越重視在連續(xù)蒸煮、余熱回收、廢紙利用、熱電聯(lián)產(chǎn)等生產(chǎn)過程中節(jié)能低碳技術(shù)的研發(fā)，以及在生產(chǎn)中使用生物質(zhì)能源和納米材料等新興材料。其中，化學(xué)法制漿采用封閉篩選代替開放式篩選，節(jié)水、節(jié)能效果良好，目前化學(xué)法制漿企業(yè)封閉篩選技術(shù)應(yīng)用比例已達(dá)80％以上。紙機(jī)壓榨部采用靴型壓榨代替常規(guī)壓榨，干燥部能耗下降了18％。紙機(jī)干燥部烘缸通過采用封閉氣罩回收紙頁干燥過程中蒸發(fā)水蒸氣的熱量，提高送風(fēng)溫度降低能耗；采用透平風(fēng)機(jī)替代傳統(tǒng)水環(huán)式真空泵，真空系統(tǒng)能耗可下降30％以上。同時，造紙行業(yè)還具備開發(fā)應(yīng)用負(fù)碳技術(shù)的基礎(chǔ)。對于堿回收過程中產(chǎn)生的苛化白泥，大型漿廠一般采用石灰窯煅燒法，使白泥再生成生石灰循環(huán)使用，該過程不僅要消耗大量的重油，原本固定在白泥中的碳也重新回到大氣中；而將白泥用于生產(chǎn)碳酸鈣填料，不僅實現(xiàn)了白泥的資源化利用，也產(chǎn)生了明顯的負(fù)碳效應(yīng)。目前該技術(shù)已在岳陽紙業(yè)、太陽紙業(yè)、中冶銀河、新鄉(xiāng)新亞等企業(yè)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，苛化白泥生產(chǎn)的填料碳酸鈣指標(biāo)完全可以作為造紙?zhí)盍?，?yīng)用于文化用紙等各紙種。
加強(qiáng)廢棄物利用、降低能源資源消耗、提升能源資源利用效率是實現(xiàn)碳減排的重要措施。一是配合“林漿紙一體化”和廢紙回收利用，適當(dāng)增加木材纖維的使用比例。以木材作為原料生產(chǎn)紙產(chǎn)品不僅能保障產(chǎn)品的高質(zhì)量，而且木材纖維的收獲率高，消耗的制漿化學(xué)品和能源較少，碳排放和污染相對較低，回收利用率也遠(yuǎn)高于非木材。二是推動完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系和使用水性阻隔涂層技術(shù)等，加強(qiáng)對廢紙的回收利用，減少能源資源、新鮮用水、化學(xué)品的消耗，助推節(jié)能、減污、降碳協(xié)同增效。三是對非木漿進(jìn)行合理開發(fā)與使用。我國可利用的非木材纖維來源廣泛，造紙企業(yè)可探索研發(fā)先進(jìn)的低碳處理技術(shù)和相關(guān)設(shè)備，進(jìn)行清潔化生產(chǎn)并提高非木材纖維得率，尤其是我國資源豐富的竹材。四是處理造紙廢水產(chǎn)生的污泥數(shù)量龐大，且成分結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，含水量較高，加強(qiáng)污泥資源化、無害化處理將是造紙工業(yè)提高能源資源效率的重要突破口之一。
4.4探索研發(fā)節(jié)能低碳和CCUS技術(shù)
隨著節(jié)能降碳壓力的與日俱增，尋求相關(guān)技術(shù)突破將是造紙工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵。造紙工業(yè)企業(yè)越來越重視在連續(xù)蒸煮、余熱回收、廢紙利用、熱電聯(lián)產(chǎn)等生產(chǎn)過程中節(jié)能低碳技術(shù)的研發(fā)，以及在生產(chǎn)中使用生物質(zhì)能源和納米材料等新興材料。其中，化學(xué)法制漿采用封閉篩選代替開放式篩選，節(jié)水、節(jié)能效果良好，目前化學(xué)法制漿企業(yè)封閉篩選技術(shù)應(yīng)用比例已達(dá)80％以上。紙機(jī)壓榨部采用靴型壓榨代替常規(guī)壓榨，干燥部能耗下降了18％。紙機(jī)干燥部烘缸通過采用封閉氣罩回收紙頁干燥過程中蒸發(fā)水蒸氣的熱量，提高送風(fēng)溫度降低能耗；采用透平風(fēng)機(jī)替代傳統(tǒng)水環(huán)式真空泵，真空系統(tǒng)能耗可下降30％以上。同時，造紙行業(yè)還具備開發(fā)應(yīng)用負(fù)碳技術(shù)的基礎(chǔ)。對于堿回收過程中產(chǎn)生的苛化白泥，大型漿廠一般采用石灰窯煅燒法，使白泥再生成生石灰循環(huán)使用，該過程不僅要消耗大量的重油，原本固定在白泥中的碳也重新回到大氣中；而將白泥用于生產(chǎn)碳酸鈣填料，不僅實現(xiàn)了白泥的資源化利用，也產(chǎn)生了明顯的負(fù)碳效應(yīng)。目前該技術(shù)已在岳陽紙業(yè)、太陽紙業(yè)、中冶銀河、新鄉(xiāng)新亞等企業(yè)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，苛化白泥生產(chǎn)的填料碳酸鈣指標(biāo)完全可以作為造紙?zhí)盍?，?yīng)用于文化用紙等各紙種。
除工藝過程采用節(jié)能技術(shù)外，污染物末端治理過程中仍有一定的能源回收潛力。以漂白硫酸鹽法化學(xué)制漿工藝為例，蒸煮工段溫度一般在145～165℃，漂白工段溫度一般在75～85℃，產(chǎn)生的廢水在車間進(jìn)行熱交換回收熱量后，進(jìn)入污水處理系統(tǒng)的溫度在55～60℃；化機(jī)漿制漿廢水水溫在50～70℃，該類廢水常規(guī)須經(jīng)冷卻后才能進(jìn)行生化處理，而采用熱泵技術(shù)，通過消耗少量電能或化石能源，回收廢水低溫余熱的同時，減少了冷卻過程耗能，獲得雙效收益。目前該技術(shù)已在部分企業(yè)成功應(yīng)用，太陽紙業(yè)采用污水源熱泵技術(shù)，將廢水水溫降低10℃，回收熱量用于加熱余熱鍋爐補(bǔ)水，年可節(jié)約標(biāo)煤2.78萬t，年節(jié)約資金2158萬元，取得了良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
從碳中和總體目標(biāo)來看，將不得不排放的二氧化碳，通過生態(tài)建設(shè)、工程封存等措施固碳，以達(dá)到碳中和。深入開發(fā)CCUS(碳捕集、利用與封存)技術(shù)是其中的重要可能途徑之一，被捕獲的二氧化碳還可以作為高附加值產(chǎn)品的原材料或者化學(xué)品，如將二氧化碳制成化學(xué)品(燃料)微藻的生產(chǎn)、混凝土碳捕集、生物能源的碳捕捉和存儲，以及制漿造紙中酸析木質(zhì)素、生產(chǎn)塔羅油、沉淀碳酸鈣和利用二氧化碳作為反溶劑生產(chǎn)木質(zhì)素納米顆粒等。其中，沉淀碳酸鈣技術(shù)目前已較為成熟，以國內(nèi)某造紙企業(yè)為例，通過將循環(huán)流化床鍋爐煙氣中二氧化碳轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)碳酸鈣，年產(chǎn)能為20萬t，每年可減少二氧化碳排放量約8.8萬t。
4.5全面提升行業(yè)企業(yè)碳排放管理水平
在“雙碳”目標(biāo)愿景和碳交易市場機(jī)制下，提升造紙工業(yè)企業(yè)的碳排放管理水平將是有效應(yīng)對碳減排壓力的重要手段。造紙工業(yè)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)碳排放數(shù)據(jù)的監(jiān)測、統(tǒng)計、核算、報告和碳資產(chǎn)的經(jīng)營管理，協(xié)同產(chǎn)污、治污、排污的全過程環(huán)境管理要求，從原材料使用到產(chǎn)品的生產(chǎn)和出售，每個環(huán)節(jié)都要對碳排放加以檢測和管控，制訂企業(yè)減污降碳協(xié)同管理戰(zhàn)略、構(gòu)建企業(yè)環(huán)境管理體系、發(fā)展企業(yè)綠色低碳文化。
從碳中和總體目標(biāo)來看，將不得不排放的二氧化碳，通過生態(tài)建設(shè)、工程封存等措施固碳，以達(dá)到碳中和。深入開發(fā)CCUS(碳捕集、利用與封存)技術(shù)是其中的重要可能途徑之一，被捕獲的二氧化碳還可以作為高附加值產(chǎn)品的原材料或者化學(xué)品，如將二氧化碳制成化學(xué)品(燃料)微藻的生產(chǎn)、混凝土碳捕集、生物能源的碳捕捉和存儲，以及制漿造紙中酸析木質(zhì)素、生產(chǎn)塔羅油、沉淀碳酸鈣和利用二氧化碳作為反溶劑生產(chǎn)木質(zhì)素納米顆粒等。其中，沉淀碳酸鈣技術(shù)目前已較為成熟，以國內(nèi)某造紙企業(yè)為例，通過將循環(huán)流化床鍋爐煙氣中二氧化碳轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)碳酸鈣，年產(chǎn)能為20萬t，每年可減少二氧化碳排放量約8.8萬t。
4.5全面提升行業(yè)企業(yè)碳排放管理水平
在“雙碳”目標(biāo)愿景和碳交易市場機(jī)制下，提升造紙工業(yè)企業(yè)的碳排放管理水平將是有效應(yīng)對碳減排壓力的重要手段。造紙工業(yè)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)碳排放數(shù)據(jù)的監(jiān)測、統(tǒng)計、核算、報告和碳資產(chǎn)的經(jīng)營管理，協(xié)同產(chǎn)污、治污、排污的全過程環(huán)境管理要求，從原材料使用到產(chǎn)品的生產(chǎn)和出售，每個環(huán)節(jié)都要對碳排放加以檢測和管控，制訂企業(yè)減污降碳協(xié)同管理戰(zhàn)略、構(gòu)建企業(yè)環(huán)境管理體系、發(fā)展企業(yè)綠色低碳文化。
首先，應(yīng)建立健全碳排放核查核算制度，根據(jù)《造紙和紙制品生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》中的核算邊界，針對企業(yè)生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，做好碳排放核算工作，摸清自身排放水平，挖掘減排潛力，為獲得碳配額、參與碳交易和對應(yīng)進(jìn)行節(jié)能低碳技術(shù)改造奠定基礎(chǔ)。其次，要將碳配額作為資產(chǎn)進(jìn)行管理，積極參與碳排放權(quán)交易，在通過技術(shù)改進(jìn)減少碳排放的同時，也要充分利用市場手段實現(xiàn)減排目標(biāo)，兩者相互配合，提高履約效率，降低履約成本，獲取減排效益。另外，還要加強(qiáng)碳排放管理體系技術(shù)支持力量，設(shè)置節(jié)能降碳管理機(jī)構(gòu)，注重碳管理人才隊伍建設(shè)，建立貫穿企業(yè)碳排放全生命周期的碳管理制度和數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，明確整體產(chǎn)業(yè)鏈及工序的降碳關(guān)鍵點，通過科技創(chuàng)新及應(yīng)用不斷推進(jìn)企業(yè)減污降碳轉(zhuǎn)型落地。
