造纸厂水平衡与吨纸水耗设计计算书

造纸厂水平衡与吨纸水耗设计计算书（某年产30万t箱纸板新建工程）工程编号SJ-PS-2026-007设计阶段初步设计文件类型专业计算书专业名称给水排水/环境保护建设单位××纸业有限公司设计单位××工程设计研究院有限公司编制日期：年月日校核日期：年月日审核日期：年月日审定日期：年月日批准日期：年月日

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1概述 概述1.1编制目的本计算书针对某年产30万t箱纸板新建工程，依据现行国家有关给水排水、节约用水及环境保护标准规范，对全厂新鲜水取用量、重复利用水量、排水量及损耗水量进行系统计算与平衡分析，确定吨纸取水量、吨纸排水量、水的重复利用率等核心水耗指标，并与《取水定额第5部分：造纸产品》（GB/T18916.5—2022）及《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB3544—2008）进行符合性核验，为初步设计阶段取水工程、给水处理站、循环水站及废水处理站的规模确定提供定量依据。1.2设计范围本计算书涵盖厂区生产给水（制浆车间、造纸车间）、循环冷却水系统、化学水处理及锅炉补给水系统、生活给水系统、厂区排水系统（生产废水、生活污水、清净下水）以及厂区绿化、地面冲洗等辅助用水；不涵盖厂区外取水枢纽及外部输水管道的水文水力计算。1.3设计基础数据本工程产品为A/A级箱纸板，定量120g/m²，成纸设计含水率约6%；年生产规模30万t，日产量900t，小时产量37.5t/h；年操作天数330d，连续运行24h/d，年运行小时数T=7920h。原料以国内OCC废纸为主，采用未脱墨制浆系统，主要工段包括高浓碎浆、粗选、精选、多段浓缩、热分散及纸机湿部成形。2设计依据与标准引用本计算书编制过程中主要引用下列现行标准、规范及法律文件，凡引用之处均在正文相应位置注明：表2-1主要引用标准与法律文件一览表序号标准编号标准名称发布机关及实施日期[1]GB/T18916.5—2022取水定额第5部分：造纸产品国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会，2023-04-01实施[2]GB3544—2008制浆造纸工业水污染物排放标准环境保护部、国家质量监督检验检疫总局，2008-08-01实施[3]GB/T12452—2022水平衡测试通则国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会，2022-11-01实施[4]HJ2011—2012制浆造纸废水治理工程技术规范环境保护部，2012-06-01实施[5]HJ2302—2018制浆造纸工业污染防治可行技术指南生态环境部，2018年发布[6]—中华人民共和国水污染防治法（2017年修正）全国人民代表大会常务委员会3水量计算基本参数与符号定义为统一计算口径，本计算书采用GB/T12452—2022《水平衡测试通则》规定的水量分类方法，主要符号定义如下表所示。表3-1主要符号与单位定义表符号单位含义Q取m³/h全厂新鲜水（地表水）取用量，即从外部水源取入厂区的总水量Q重复m³/h重复利用水量，包括循环水量Q循与串联水量Q串之和Q用m³/h全厂总用水量，Q用=Q取+Q重复Q排m³/h全厂外排废（污）水量Q损m³/h全厂水量损失，包括蒸发、风吹、产品及污泥带走、跑冒滴漏等R%水的重复利用率η排%排水率（排水量与取水量之比）q取m³/t吨纸新鲜水取水量q排m³/t吨纸废水排放量Pt/a或t/h成品纸年产量或时产量Th/a年运行小时数，取7920h/a3.1水平衡基本方程依据水量守恒原理，在连续稳定工况下，输入厂区的新鲜水量应等于排出厂区的废水量与各类损失水量之和。其基本方程以OMML公式表述为：Q全厂总用水量由新鲜取水量与厂内重复利用水量两部分组成：Q4新鲜水（取水）水量计算与分配本工程新鲜水取自厂区附近地表水，经取水泵站、混凝沉淀及过滤处理后送至各用水点。按各工艺工段及辅助设施的用水要求，新鲜水量分配计算如下。4.1循环冷却水系统补充水厂区空压机、真空泵、纸机烘缸冷凝水冷却器、制浆车间热交换器等冷却设备采用敞开式循环冷却水系统，设计循环水量Q循冷=4000m³/h。冷却水在冷却塔中通过蒸发散热，蒸发损失率按循环水量的1.2%计，风吹损失率按0.1%计；为控制循环水浓缩倍率，设计浓缩倍数N=3.0，排污水量按蒸发损失与浓缩倍数关系确定。冷却塔蒸发损失水量按下式计算：Q风吹损失水量：Q当浓缩倍数为N时，冷却塔排污水量按下式计算：Q循环冷却水系统补充水量为蒸发、风吹与排污三者之和：Q4.2化学水处理及锅炉补给水厂区热电锅炉及纸机烘缸饱和蒸汽需用除盐水，化学水站采用“多介质过滤＋超滤＋反渗透＋EDI”工艺，设计出力30m³/h（以新鲜水进水计），其反冲洗排水、RO浓水及EDI浓水合计约22m³/h，排入厂区废水处理站。锅炉连续排污及定期排污约5m³/h，经降温后并入清净下水管网。本项新鲜水取用量取30m³/h。4.3制浆及造纸工艺补充水制浆车间（高浓碎浆、粗选精选、多段浓缩、热分散）及造纸车间（网部喷水管、压榨毛毯冲洗、烘缸冷凝水回收系统、表面施胶）在生产过程中消耗的新鲜水，主要用于补充多圆盘过滤机稀白水不能满足工艺水质要求的岗位（如毛毯高压冲洗、施胶系统配液等）。本工程通过高闭合度白水系统设计，最大限度以回收浓白水替代新鲜水，工艺系统新鲜水补充量取280m³/h。4.4生活、绿化及未预见用水厂区在籍员工按400人计，生活用水定额取150L/(人·班)，三班制折算平均用水量约15m³/h；厂区绿化及地面冲洗用水按12m³/h计；未预见及管网漏失水量按上述生产与生活新鲜水总量的5%计，约为20m³/h。4.5新鲜水取水量汇总表4-1全厂新鲜水取水量分配表序号用水项目计算章节水量(m³/h)备注1循环冷却水系统补充水4.178计入Q补冷2化学水站及锅炉补给水4.230RO/EDI进水3制浆造纸工艺补充水4.3280高闭合白水系统4生活用水4.415400人，三班制5绿化及地面冲洗4.412—6未预见及管网漏失（5%）4.418按前5项约5%计合计新鲜水取水量Q取—433m³/h经汇总，全厂新鲜水取水量为：Q5重复利用水量计算5.1纸机白水回收回用纸机网部脱出的浓白水经多圆盘过滤机（或超效气浮）处理后，澄清回用水主要送回碎浆系统、调浆箱及网部低压喷洗；滤液及超滤清浊水送热分散及制浆前段使用。设计纸机白水产生量约2600m³/h，全部回收于制浆造纸系统内部，作为重复利用水量计列。5.2循环冷却水量如4.1节所述，敞开式循环冷却水系统循环水量Q循冷=4000m³/h，在冷却塔与换热器之间闭路循环，仅以新鲜水补充蒸发、风吹及排污损失。5.3串联用水本工程将纸机压榨部脱出的相对清洁温水、多圆盘过滤机中段滤液等，串联用于浆料洗涤、地面冲洗及原料堆场洒水，设计串联水量Q串≈600m³/h。5.4重复利用水量汇总表5-1全厂重复利用水量汇总表序号重复利用项目计算章节水量(m³/h)1纸机白水回收回用Q回白5.126002循环冷却水循环水量Q循冷5.240003串联用水量Q串5.3600合计重复利用水量Q重复—7200Q6排水量与损耗水量计算6.1排水量全厂排水按水质分为生产废水、清净下水及生活污水三类。生产废水主要为制浆造纸系统多余白水及滤液，按工艺补充新水量扣除纸机内循环后的富裕量计列；化学水站反洗排水及RO浓水单独收集；循环冷却排污水属清净下水，可就近排入雨水管网或经监测后并入总排口；生活污水按生活用水量的85%计列。表6-1全厂排水量汇总表序号排水项目主要来源水量(m³/h)去向1制浆造纸工艺废水多余白水、滤液220送废水处理站2化学水站排水反洗、RO浓水22送废水处理站3循环冷却排污水冷却塔排污26清净下水/总排口4生活污水生活区排水13化粪池后进废水站合计排水量Q排—281m³/h6.2损耗水量水量损耗主要包括冷却塔蒸发与风吹损失、纸机烘缸部纸幅干燥蒸发损失、污泥脱水滤饼带水以及厂区跑冒滴漏等其他损失。表6-2全厂损耗水量汇总表序号损失项目计算依据水量(m³/h)1冷却塔蒸发损失Q蒸4.1482冷却塔风吹损失Q吹4.143纸机烘缸干燥蒸发吨纸蒸发约1.8t684污泥脱水带水（含水率约65%）废水站剩余污泥125其他损失（跑冒滴漏、地面蒸发）—20合计损耗水量Q损—1527全厂水平衡闭合校核根据式（3-1）水量守恒方程，输入厂区的新鲜水量应等于厂区排水量与损失水量之和。为校验各分项计算的合理性，引入水平衡闭合偏差δ，按下式计算：δ=将本工程Q取=433m³/h、Q排=281m³/h、Q损=152m³/h代入：Qδ=依据GB/T12452—2022《水平衡测试通则》，水平衡测试水量平衡偏差允许值一般为±5%。本工程闭合偏差δ=0.0%，远小于允许偏差，表明各分项水量计算闭合良好，数据自洽。表7-1全厂水平衡总表（典型工况）输入项目水量(m³/h)输出项目水量(m³/h)新鲜水取水Q取433外排废水Q排281其中：工艺补充水280其中：工艺废水220冷却补充水78化学水排水22化学水补水30冷却排污水26生活/绿化/其他45生活污水13重复利用水Q重复7200损失水量Q损152其中：白水回用2600其中：冷却蒸发+风吹52循环冷却水4000烘缸蒸发68串联用水600污泥及其他32总用水Q用7633排出合计Q排+Q损4338吨纸水耗指标计算8.1年取水量全厂年新鲜水取水量按下式计算：V8.2吨纸新鲜水取水量吨纸新鲜水取水量为年取水量与年产量之比：q8.3吨纸排水量全厂年废水排放量V排=Q排×T=281×7920=2,225,520m³/a，吨纸排水量为：q8.4水的重复利用率全厂总用水量Q用=Q取+Q重复=433+7200=7633m³/h。水的重复利用率按下式计算：R=8.5排水率η9取水定额与排放标准符合性核验9.1与GB/T18916.5—2022取水定额对比本工程产品为箱纸板（属包装用纸类）。GB/T18916.5—2022规定了造纸产品取水定额的现有企业、新建企业及先进企业三级定额。本工程吨纸新鲜水取水量计算值为11.43m³/t，与定额对比如下表所示。表9-1本工程吨纸取水量与GB/T18916.5—2022定额对比表产品类别定额级别定额值(m³/t)本工程计算值(m³/t)符合性包装用纸（含箱纸板）现有企业≤20.0本工程11.43满足包装用纸（含箱纸板）新建企业≤15.0本工程11.43满足包装用纸（含箱纸板）先进企业≤10.0本工程11.43接近先进值由表9-1可见，本工程吨纸取水量11.43m³/t满足新建企业定额（≤15.0m³/t）要求，且较现有企业定额限值20.0m³/t下降约42.9%，距离国际先进水平（≤10.0m³/t）尚有约1.43m³/t的节水潜力，可通过进一步提高白水回收率、采用膜法深度处理回用等措施在二期实施。9.2与GB3544—2008排放标准符合性分析本工程废水拟经厂区自建废水处理站处理达到GB3544—2008及地方特别排放限值后排入水体。吨纸排水量7.42m³/t，位于GB3544—2008表2所规定的造纸企业单位产品基准排水量范围内（包装用纸≤20m³/t），符合总量控制要求。废水处理工艺拟采用HJ2011—2012推荐的“预处理＋厌氧（IC/EGSB）＋好氧（A/O或氧化沟）＋深度处理”组合工艺，确保CODCr、BOD₅、SS、氨氮等污染物达标排放。10多维度计算结果分析10.1分系统水耗结构分析从新鲜水取水量构成看，制浆造纸工艺补充水占比最大（280/433=64.7%），其次为循环冷却水补充水（78/433=18.0%）、化学水补水（30/433=6.9%）、生活绿化及未预见用水（45/433=10.4%）。由此可见，工艺系统的白水闭合度是决定全厂水耗水平的最关键因素。10.2循环水系统水的利用效率循环冷却水系统以78m³/h的新鲜补充水维持了4000m³/h的循环冷却能力，循环利用率达98.05%（4000/(4000+78)），浓缩倍数N=3.0，处于行业经济运行区间（一般2.5～3.5）。若进一步将N提高至4.0，理论上可减少排污水量约8m³/h，但需同步加强水质稳定处理与换热器腐蚀监测。10.3敏感性分析表10-1主要参数变化敏感性分析表变化情景Q取变化(m³/h)q取变化(m³/t)R变化白水回收率下降5%（即回用2470m³/h）约+15约+0.40约-0.20%循环水浓缩倍数N由3.0提至4.0约-8约-0.21约+0.10%烘缸干燥蒸发量（吨纸1.8t蒸发）+10%0（内部循环）0.000.00年运行小时由7920h降至7500h年取水同步下降吨纸指标不变—11结果分析与工程指导意义（1）本工程通过高闭合度白水回收系统（2600m³/h）、敞开式循环冷却水系统（4000m³/h）及多段串联用水（600m³/h），全厂水的重复利用率达94.33%，吨纸新鲜水取水量11.43m³/t、吨纸排水量7.42m³/t，水量平衡闭合偏差为0.0%，各项指标满足GB/T18916.5—2022新建企业定额要求。（2）取水工程设计规模按新鲜水量433m³/h（约10,400m³/d）选型，考虑1.15倍的波动系数后取水泵房设计能力不应小于12,000m³/d；给水处理站（混凝沉淀＋过滤）按12,000m³/d设计。（3）废水处理站设计规模应按最大时排水量并考虑调节容量确定，本工程Q排=281m³/h（约6,744m³/d），按1.3倍不均衡系数设计，废水处理站设计规模取9,000m³/d，预留二期扩建用地。（4）建议在各主要用水支管（新鲜水总管、白水回收总管、循环水补水管、总排口）配备电磁流量计，并按GB/T12452—2022要求定期开展水平衡测试，将实测数据与本设计值对比，持续优化运行参数。（5）后续节水技改方向：①进一步提高纸机白水回收浓度，将吨纸取水量