現(xiàn)階段我國麥草原料制漿造紙生產狀況解析

李 群 聶 坤 張紅杰

(天津科技大學天津市制漿造紙重點實驗室，天津，300457)

現(xiàn)階段我國麥草原料制漿造紙生產狀況解析

李 群 聶 坤 張紅杰

(天津科技大學天津市制漿造紙重點實驗室，天津，300457)

通過總結和分析國內4家麥草制漿造紙生產企業(yè)技術經濟指標和原料、資源消耗等基礎數(shù)據(jù)，了解我國麥草制漿造紙工業(yè)生產現(xiàn)狀，結合國家“十二五”制漿造紙工業(yè)發(fā)展規(guī)劃以及GB3544—2008標準等現(xiàn)行政策、法規(guī)所提出的具體要求，對現(xiàn)階段我國麥草原料制漿造紙生產所面臨的新形勢、新問題提出具體分析，為相關企業(yè)以及管理部門確立今后麥草制漿造紙技術發(fā)展路線提供參考。

麥草;制漿造紙工業(yè);發(fā)展規(guī)劃;環(huán)境保護

麥草原料作為極具中國特色的制漿造紙植物纖維資源之一，在我國造紙工業(yè)的發(fā)展歷程中一度發(fā)揮了舉足輕重的作用，在制漿原料結構中曾經占據(jù)相當重要的地位，為我國的制漿造紙工業(yè)發(fā)展，乃至整個國民經濟的建設做出了重大的貢獻。

從我國草漿生產現(xiàn)實情況看，利用廉價原料，獲取商業(yè)利潤固然是企業(yè)生存的本能行為，但客觀上，麥草制漿造紙通過消化秸稈原料，每年解決1700多萬t農業(yè)廢棄物的出路問題［1］，具有可觀的環(huán)境效益和社會效益。

當前，隨著現(xiàn)代化造紙工業(yè)技術的進步，國家大政方針的逐步調整，無論是從規(guī)模化、集約化生產的發(fā)展方向要求，還是從清潔生產的角度，以麥草為原料的制漿造紙企業(yè)面臨著前所未有的生存壓力。在當前日趨嚴格的產業(yè)政策、環(huán)保標準以及高額的取水、排水和污染處理費用等多重壓力下，許多運行多年的麥草漿生產線只能停產退出，而將發(fā)展的重點轉向利用木材原料和廢紙原料。

可以說，當前的麥草制漿造紙生產，宏觀上承擔著相應的社會功能與責任，同時也背負著造成環(huán)境污染的“罪名”，正在面臨舉步維艱的發(fā)展困境，呈現(xiàn)出現(xiàn)階段草漿生產企業(yè)生存現(xiàn)狀的一個尷尬局面。因此，如何全面地、發(fā)展地看待麥草制漿造紙產業(yè)的經濟價值和社會價值，是激流勇進謀求生存和發(fā)展，還是逐步淡出、轉型，需要草漿生產企業(yè)以及管理部門在當前技術發(fā)展水平、資源狀況、政策法規(guī)和環(huán)境保護需求等多方面基本事實的基礎上，進行客觀的分析與評價，做出科學決策。

為了進一步了解和掌握目前我國麥草原料制漿造紙生產企業(yè)的基本情況，探求新形勢下國家產業(yè)政策、環(huán)境法規(guī)對于現(xiàn)階段麥草制漿造紙企業(yè)生存狀況的影響，筆者選擇了我國黃淮海地區(qū)4家麥草制漿造紙企業(yè)為代表，對其中4條麥草連續(xù)蒸煮生產線及6條紙張生產線進行較為系統(tǒng)的調研工作，力求通過總結與分析各企業(yè)原料、資源、能源以及主要化學品的消耗情況、生產裝備情況等基礎數(shù)據(jù)，對現(xiàn)階段草漿造紙企業(yè)生存和發(fā)展所存在的基本狀況與主要問題提出客觀、理性的判斷，初步探索解決問題的思路，為企業(yè)結構調整和生產管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)，為相關部門把握行業(yè)發(fā)展方向，制定合理的技術發(fā)展路線提供參考。

1 我國堿法麥草制漿生產資源消耗情況分析

1.1 目前麥草供應情況難以滿足堿法麥草漿建設規(guī)模需求

根據(jù)國家發(fā)改委、工信部、林業(yè)局聯(lián)合制定的“十二五”造紙行業(yè)發(fā)展規(guī)劃［1］，新建非木漿生產線起始規(guī)模需達到10萬t/a以上。以3．75 t/(a·hm2)實際可收集秸稈量估算［2］，即使按目前通用的40%細漿得率計算，理論上需要6．7萬hm2小麥種植面積作為原料支撐，前提是上述種植面積全年收獲的麥秸全部收集用于制漿生產。但實際上，在目前小麥收割作業(yè)模式以及秸稈還田等政策背景下，保障草漿生產線正常運行所需的小麥種植面積遠高于理論計算數(shù)據(jù)，據(jù)部分企業(yè)反映，目前麥秸原料的收購非常困難，個別年產3．4萬t麥草漿生產規(guī)模的企業(yè)原料收購最大半徑已經超過1000 km。近年來，麥草漿產量呈現(xiàn)總體下降、而麥草收購價格卻持續(xù)攀升的現(xiàn)象。

從企業(yè)內部生產情況來說，麥草原料質量控制和利用效率也存在一定的差異。根據(jù)對4家麥草堿法制漿造紙企業(yè)運行現(xiàn)狀的調研結果，其制漿過程主要原料和水資源消耗情況匯總如表1所示。

表1中各企業(yè)數(shù)據(jù)顯示，由于制漿原料整體供應不足，麥草原料的收購質量受到較大影響，到廠原料中摻雜情況較為嚴重。接受調研的幾家企業(yè)噸漿麥草消耗一般在3．25～3．50 t左右，按原始草料計，折算細漿得率僅為29%～31%，遠低于理想條件下40%的得率;其中，企業(yè)D由于采用了以出漿量倒算收購價格的成本控制方法，取得較好的成效，噸漿麥草消耗控制在2．60～2．80 t，但即使如此，折算細漿得率也僅為36%～38%，與理想的細漿得率參數(shù)仍存在一定的差距。這種情況，使得原本就不容樂觀的原料來源問題更為突出，給現(xiàn)有草漿生產線正常運行造成困難。

表1 堿法麥草漿生產主要資源消耗情況

我國麥草堿法制漿方法經過長期的理論研究和生產實踐，其工藝技術水平趨于穩(wěn)定，進一步提高細漿得率的可能性不大，從這個角度分析，草漿生產廠家可以承受的運輸成本決定了麥草原料收購半徑，所覆蓋的土地上小麥種植面積決定了企業(yè)可能收集的秸稈原料總量，這些是確定新建企業(yè)以及原有生產線改擴建工程生產規(guī)模必須考慮的前提條件。

需要注意的是，麥草原料與木材資源不同，麥草本質上屬于農業(yè)廢棄物，到目前為止，其利用方式仍未擺脫產業(yè)運行模式，并未形成完整的、成熟的商業(yè)化運作機制，收集、打包和長途運輸存在諸多困難。據(jù)測算，未經打捆壓縮的麥草堆積密度大約為50 kg/m3，對于一般小型農用車輛來說，單車運輸能力約為1～3 t，運輸半徑為1～10 km;大型運輸車輛(如大型拖拉機或卡車)，運輸半徑可擴展到100 km，單車運輸能力最高可達到10 t左右［3］，難以滿足10萬t/a規(guī)模造紙企業(yè)的正常消耗與存儲。

如果采用打捆壓縮儲運方式，麥草原料堆積密度增至250 kg/m3左右，接近木材原料的堆積密度，則原料采購和運輸半徑可拓展到400～500 km左右，能夠在一定程度上緩解麥草原料的收集、運輸和儲存問題，同時也大幅度減小原料堆積體積。但這種方式需要相關企業(yè)或村鎮(zhèn)分散設置收購場地和配備專用的打包設備，加之麥草收購的季節(jié)性因素等諸多問題，目前收購網(wǎng)點的建設以及設備配置、管理等工作都存在不足。

從外部環(huán)境情況來說，商業(yè)化的、成熟的麥草原料收購、儲運以及相關管理環(huán)節(jié)的缺位，是現(xiàn)階段麥草原料無法適應集約化大規(guī)模產業(yè)發(fā)展模式需求的重要原因之一。在當前條件下，唯有通過政策引導和統(tǒng)籌，在適當?shù)牡貐^(qū)優(yōu)先建立麥草收割、儲運、制漿生產一體化模式，方能達到“十二五”造紙行業(yè)發(fā)展規(guī)劃所要求的建設規(guī)模，完成與之匹配的大規(guī)模原料收集、整理和運輸。

1.2 部分企業(yè)噸漿水耗指標與“十二五”規(guī)劃要求存在差距

麥草原料堿法制漿生產水耗高、污染大。但另一方面也應看到，經過多年來的技術改造和設備挖潛，我國麥草原料制漿工業(yè)所取得的技術成果和進步是顯著的，在較長一段時期里，大部分管理完善的草漿生產線能夠在當時環(huán)保法規(guī)要求下穩(wěn)定運行和達標排放。特別是近10年來，麥草原料制漿生產技術的發(fā)展和提高，為解決我國農業(yè)廢棄物處理問題、緩解造紙行業(yè)原料短缺現(xiàn)狀、保持行業(yè)總體發(fā)展態(tài)勢發(fā)揮了不可忽視的作用。

當前面對的問題是環(huán)保壓力日益增加的現(xiàn)實情況，以及對我國傳統(tǒng)的麥草制漿技術提出的新要求，了解和掌握現(xiàn)有草漿生產污染和消耗基本狀況，明確差距和癥結所在，有利于把握我國草漿生產的發(fā)展趨勢。

本次調研所涉及的4家企業(yè)均為采用“濕法備料+燒堿連蒸+CEH三段漂白”傳統(tǒng)工藝的生產線。經過多年的技術優(yōu)化和設備升級，在黑液提取、洗選設備改良等方面具有各自的優(yōu)勢和心得。由表1可見，各企業(yè)制漿生產工段水耗均在60～80 m3/t漿，體現(xiàn)了當前我國麥草原料漂白化學漿生產技術水平，是企業(yè)長期努力，不斷提高工藝水平和裝備條件的成果，符合“十一五”期間造紙行業(yè)單位產品取水量的要求。但與“十二五”造紙行業(yè)發(fā)展規(guī)劃所提出的“噸紙漿、紙及紙板平均取水量從目前的85 m3降低至70 m3”的約束性指標相比，部分企業(yè)草漿生產線取水量還存在一定的差距，需要依靠與紙張生產線綜合平均后方能達標。

經歷了多年來全社會以及行業(yè)內部對制漿造紙工業(yè)資源與環(huán)境問題的普遍關注，在法律法規(guī)約束和經濟手段調節(jié)的雙重推動下，節(jié)水減排理念已成企業(yè)建設和發(fā)展過程中的自覺行動。目前麥草堿法漿單位水耗與環(huán)境污染控制要求之間的差距，是新形勢下麥草制漿生產水平與快速發(fā)展的環(huán)境質量要求之間的矛盾。而且，在現(xiàn)有工藝技術水平和裝備條件下，進一步降低單位產品耗水量的空間十分有限。隨著標準日趨嚴格與規(guī)范，麥草制漿生產如不能盡快擺脫高水資源消耗、高污染排放的弊端，則難以為繼。因此，盡快采取有效技術措施，依靠技術創(chuàng)新，探索適合麥草原料特性和產品需求的技術路線，減少中段水排放總量，是擺脫困境的有效途徑。2008年，河南某制漿造紙企業(yè)成功運行了麥草漿中濃短序O-Q-PO清潔漂白生產線，漂白漿白度達到80%以上，裂斷長達到7．0 km以上。此漂白工藝的中段漂白廢水排放量為30 m3/t漿，比傳統(tǒng) CEH漂白廢水排放量減少60%［4］;加之輕工聯(lián)合會于2012年1月推薦申報國家科技進步獎的“秸稈清潔制漿及其廢液資源化利用技術”等相關成果的推廣和實施，無疑將為麥草制漿生產的可持續(xù)發(fā)展提供新的途徑和思路。

1.3 中段廢水深度處理費用偏高，進一步壓縮企業(yè)利潤空間

隨著環(huán)保標準對于排放指標的加嚴，特別是GB3544—2008標準中關于排水色度的要求，對于麥草制漿企業(yè)原有的中段水處理系統(tǒng)帶來沖擊，迫使各個企業(yè)采取措施，升級廢水處理等級。本次接受調研的4家企業(yè)為滿足GB3544—2008新標準要求，無一例外均在原有的二級生化處理基礎上增加了三級深度脫色處理，個別企業(yè)甚至采用了“Fenton法 +砂濾+超濾”的工藝路線，以最大限度達到節(jié)水減排的目的。而廢水的深度處理方式所產生的新增運行成本，進一步壓縮了麥草制漿的利潤空間，數(shù)據(jù)分析如表2所示。

由表2可知，各企業(yè)麥草漿中段水三級處理方式大多采用絮凝沉淀或Fenton試劑處理，目的在于進一步脫除色度，達到GB3544—2008標準規(guī)定的“50倍”排水色度標準。一般來說，中段廢水經過二級生化處理后，可生物降解的COD基本去除，在此基礎上繼續(xù)依靠生化方法處理，進一步脫除COD和色度的可能性不大，因此，根據(jù)當前環(huán)保標準要求，采用三級處理深度脫色和進一步去除生化處理后的殘余COD是必然的措施。這一階段廢水處理成本大多在1．5～3．3元/m3，費用大致是前級兩段處理的2倍，占總處理費用的50%～70%。以此數(shù)據(jù)計算，現(xiàn)階段技術條件下，采用傳統(tǒng)的CEH三段漂白生產工藝，按目前環(huán)保標準實現(xiàn)達標排放，新增廢水處理費用在200元/t漿以上，大幅度壓縮了麥草制漿企業(yè)的利潤空間。

表2 4條堿法麥草漿生產線中段水處理費用比較

綜上情況，經過原料短缺、單位產品水耗較大以及廢水處理費用高等多個環(huán)節(jié)的共同擠壓，加之含麥草漿紙產品歷來處于低端市場，以傳統(tǒng)技術為主的草漿生產線基本上處于微利運行、維持生產的狀態(tài)，這是目前許多麥草制漿企業(yè)選擇退出的主要原因之一。

2 含草漿紙產品抄造過程技術經濟指標剖析

2.1 含草漿紙張抄造工段的水、電、汽消耗分析

堿法草漿質量受到原料來源、制漿工藝、設備等多方面的影響，不同的成漿質量對于最終的成紙性能以及生產過程原料、輔料、化學品的要求及消耗有著直接的影響。從調研的總體情況分析，各企業(yè)對于制漿過程的原材料消耗以及成本控制較為重視，相互間技術經濟指標差異較小。而紙張生產過程的消耗費用則存在較為明顯的不同，對于部分企業(yè)來說，存在內部挖潛的可能。相關數(shù)據(jù)如表3所示。

調研結果反映出的一個顯著特點是，現(xiàn)有含麥草漿紙張生產線的裝備差異較大，總體水平普遍偏低，從趨于淘汰的1760 mm低速窄幅紙機，到車速相對較高的3150 mm紙機，均被普遍使用。其他如引紙方式、表面施膠設備、干燥部的配置等諸多細節(jié)，也各不相同，其裝備情況可謂千差萬別。與目前新建生產線年產10萬t、20萬t，車速1000 m/min以上的現(xiàn)代化紙機設備相比，反差尤為突出。這也從一個側面體現(xiàn)了目前我國造紙工業(yè)高端產品、木漿生產線技術和裝備趨于“同質化”，而草漿生產一定程度上保持“個性化”的發(fā)展特點。由表3可知，噸紙產品的單位水、電、汽等主要資源和能源的消耗情況與紙機裝備關系密切。調研所涉及4家企業(yè)的6條生產線中，同樣采用較高草漿配比情況下，企業(yè)A的2#、3#紙機由于采用開放引紙方式，以及設備原有結構設計的限制，車速明顯低于其他生產線。因此，其單位產品水、電、汽消耗明顯偏高。

無論是表3所示現(xiàn)場調研數(shù)據(jù)，還是理論計算的結果都顯示:相比于運行車速，紙機幅寬對于單位產品水、電、汽消耗量的影響并不顯著。因此，含草漿紙產品生產線節(jié)能降耗的關鍵并不在于硬性規(guī)定紙機的幅寬，采取適宜的技術手段和可行的設備改造方案，減少配用草漿引起的濕部斷頭問題，在設備條件允許的情況下，力求更高的運行車速，是降低生產線資源消耗的關鍵所在，硬性規(guī)定紙機幅寬未必是解決問題的良策。

2.2 含草漿紙張生產濕部化學品使用情況分析

化學品的使用，幾乎與全部的成紙質量指標相關，在紙產品的成本構成中占據(jù)大約5%～10%的份額。對于含草漿紙產品來說，大多屬于售價偏低的低端產品，多以薄利多銷的方式維持生計。因此，化學品的使用是否合理、高效，對于草漿造紙企業(yè)利潤率影響較大。

表3 4個企業(yè)抄紙工段綜合消耗情況

表4 4個企業(yè)主要紙產品中化學品種類、用量和單價

通過對4家企業(yè)的調研和數(shù)據(jù)比較 (見表4)，可以看到，雖然各個企業(yè)對于化學品的使用均十分重視，但由于各種條件所限，仍然存在諸多問題。

如表4所示，各個企業(yè)之間輔助化學品的使用情況存在明顯差異，無論是化學品的采購價格，還是用法用量，均存在明顯不同。這種情況，固然與各企業(yè)對產品質量的不同要求以及制漿工段提供的漿料特性有關，不能簡單根據(jù)表面上的成本與消耗情況確定其合理性。但通過表4數(shù)據(jù)分析，仍在較大程度上顯示了目前含草漿紙張生產線在化學品的使用方面存在隨意性，需要加強技術經濟指標分析以及成本核算，進行優(yōu)化。

以書寫紙的生產為例，上述4家企業(yè)中，僅有1家企業(yè)生產書寫紙的2條生產線全部采用了配用表面淀粉的雙組分表面施膠工藝，其他3家企業(yè)無論是雙膠紙還是書寫紙的生產，均省略了表面淀粉施膠，而產品質量并未因此受到影響，其他表膠用量以及漿內施膠量也并未因此明顯提高，企業(yè)B甚至完全取消了書寫紙產品的表面施膠。僅此一項，對于企業(yè)A來說，噸紙成本增加約200元。這部分增加額度，有可能是企業(yè)A生產成本明顯高于其他企業(yè)的原因之一 (見表3)。

再以增白劑的使用為例，企業(yè)A書寫紙的熒光增白劑用量約為本廠雙膠紙用量的2倍，分析其原因，有可能是該企業(yè)書寫紙生產線配用的化機漿白度偏低、顏色偏黃，為彌補其不足，被迫添加過量的增白劑所致。以該廠增白劑采購價格計，書寫紙與本廠雙膠紙相比，噸紙增白劑費用支出增加300～420元，按照表3所示化機漿的配比估算，基本上與所配用的全部化機漿費用相當，二者合計費用超過等量的商品闊葉木漂白化學漿的市場價格，在很大程度上抵消了配用化機漿所帶來的表面上的收益。如果考慮大多數(shù)情況下，雙膠紙實際產品的白度往往高于書寫紙產品的白度的事實，上述比較結果，則更加凸顯了當前企業(yè)在生產中過度依賴增白劑等化學品作用，而忽視從漿料質量等方面尋找問題造成的化學品應用的技術弊端。

再者，從生產成本控制角度考慮，提高供漿白度與利用增白劑提高白度的方法相比，通常前者所需的費用更低。因此相關企業(yè)應通過系統(tǒng)的成本核算，加強化學品使用管理，抄紙車間加強來漿質量指標監(jiān)測，必要時應提高外購化機漿或針葉木漿白度指標要求，在確保成漿強度的前提下，進一步提高自制漿白度，滿足生產需求，減少增白劑用量，可望實現(xiàn)技術挖潛，降低成本。

實際上，如果不是特別要求松厚度、不透明度指標，類似的漿料配比是否合理與必要，筆者認為確有需要商榷之處。此外，上述企業(yè)中增白劑的使用大多根據(jù)產品檔次和質量特點，考慮了二磺酸以及六磺酸等不同類型增白劑的區(qū)別應用，但根據(jù)客戶要求，雙膠紙產品白度內控指標均明顯高于現(xiàn)行國家標準等級(通常90%以上)。從環(huán)保角度來說，這種情況無疑造成資源的浪費，相信隨著社會文明程度和市場成熟度的不斷提高，這種狀況應該不會持久。

3 結語

從調研獲得的情況分析認為:①在當前麥草“收割、儲運、制漿生產一體化模式”尚未形成的情況下，草漿企業(yè)生產受到原料供應規(guī)模的制約，周邊地區(qū)農產品種植結構和面積是確定其生產規(guī)模的重要因素之一;②現(xiàn)有的麥草制漿生產工段，急需完成適合清潔生產要求的技術創(chuàng)新，淘汰落后產能，以適應新形勢下的環(huán)境質量要求，謀求企業(yè)生存;③含草漿紙產品的生產過程中，應注重現(xiàn)有設備的升級和企業(yè)內部挖潛，以產品質量要求為依據(jù)，系統(tǒng)分析纖維原料性能與化學品作用之間的關系，做到合理配置纖維原料和化學品的使用，重視技術經濟指標的最優(yōu)化，最大限度地提高產品利潤空間。

現(xiàn)階段麥草制漿生產無論是經濟價值還是社會價值，都具有生存和發(fā)展的可能性和必要性。正如“十二五”造紙工業(yè)發(fā)展規(guī)劃所指出的，“科學合理利用非木材資源”是麥草制漿造紙生產能否可持續(xù)發(fā)展的關鍵問題。從資源配置角度看，盡快完成麥草原料收集從“產業(yè)化”向“商業(yè)化”轉變過程，是解決當前草漿企業(yè)原料短缺問題的可行途徑之一;從長期發(fā)展的角度看，逐步提高麥草制漿造紙產業(yè)鏈中技術要素權重，降低產業(yè)鏈運行對于資源要素的依賴程度，應該成為麥草纖維資源利用的可持續(xù)發(fā)展方向。這一具有濃厚中國特色的紙張生產方式，能否繼續(xù)在造紙行業(yè)中占據(jù)一席之地，取決于草漿生產技術進步的速度能否滿足全社會對于環(huán)境質量、人類生存質量日益提高的要求。

［1］ 國家發(fā)展改革委，工業(yè)和信息化部，國家林業(yè)局．造紙工業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃［J］．造紙信息，2012(2):7．

［2］ 李忠正．我國非木材纖維制漿的發(fā)展概況［J］．中國造紙，2011，30(11):55．

［3］ 聶小榮．關于中國非木材制漿造紙的可持續(xù)發(fā)展［J］．中國造紙，2007，26(4):59．

［4］ 曹春昱．我國主要纖維原料制漿廢水污染負荷研究分析［J］．中國造紙，2009，28(2):73．

Analysis of Current Situation of Pulp and Paper Production with Wheat Straw as Material in China

LI Qun NIE Kun ZHANG Hong-jie
(Tianjin Key Lab of Pulp and Paper，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin，300457)

The current situation of pulp and paper production using wheat straw as raw material in China was evaluated based on the original data of raw material and resource consumptions，etc，technical performances and economical indices from four mills．The new challenges and oncoming problems facing by wheat straw pulping and papermaking were analyzed．Some constructive suggestions were provided with the particular consideration of both the national 12th“5-year plan”of pulp and paper industry and the requirements of current policies and rules，such as the GB3544—2008 for environment protection，it will be of benefit to the wheat straw pulping and papermaking development in China in the future．

wheat straw;pulp and paper industry;development plan;environmental protection

TS721+．3

A

0254-508X(2012)11-0063-06

李 群先生，教授;主要從事制漿造紙專業(yè)教學及科研工作。

(*E-mail:liqun@tust．edu．cn)

2012-06-28(修改稿)

(責任編輯:馬 忻)