木質(zhì)包裝企業(yè)生產(chǎn)廢料循環(huán)利用的研究

侯亮　楊學春　王強

摘 要：木質(zhì)廢料的合理化處理，一直是木質(zhì)品生產(chǎn)企業(yè)高度關注的問題，研究適合企業(yè)的木質(zhì)廢料處理方法，可提高木質(zhì)生產(chǎn)企業(yè)原料使用率、增加原料的利用價值，同時也是對國家提倡節(jié)能環(huán)保、綠色低碳能源政策的積極響應。該文主要以年產(chǎn)200萬件木托盤企業(yè)為研究對象，對該企業(yè)木質(zhì)廢料制生物質(zhì)顆粒燃料項目進行相應研究，探討適合我國木質(zhì)包裝企業(yè)廢料資源化利用的新模式。

關鍵詞：木質(zhì)廢料；生物質(zhì)燃料；資源化

中圖分類號 X72 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）06-98-03

Study on the Recycling of Production Waste in Wood Packaging Enterprises

Hou Liang1 et al.

（1Hefei University，Hefei 230601，China）

Abstract：Rationalization of treating waste wood， has always been a matter of high attention in woodwork production enterprises，research wood waste treatment method suitable for enterprises，can improve raw material utilization rate and increase the material utilization value in wood production enterprise；also is proactive responded to the state advocate energy-conserving and environment-protective，green and low-carbon energy policy. In this paper， the study of annual output of two million pieces of wood tray enterprises，to study the enterprise utilize waste wood produce biomass pellet fuel project and explore suitable for China′s wood packaging enterprises a new model of waste resource utilization.

Key words：Waste wood；Biomass fuel；Resource

1 包裝企業(yè)木質(zhì)廢料利用的必要性

1.1 我國木材需求量大，利用率低，木廢料利用勢在必行 至2020年，我國木材需求總量將達到4.6億m3，木材供應缺口至少為1.8億m3，此后相當一段時間我國森林資源均處于緊缺狀態(tài)[1]。當前我國只有部分生產(chǎn)效率高的木質(zhì)包裝企業(yè)可達到80%的木材利用率，而國外發(fā)達國家木材利用率已經(jīng)超過90%[2]。國內(nèi)企業(yè)在追求木材高利用率的同時，尋求挖掘木質(zhì)生產(chǎn)廢料的再利用價值，也是實現(xiàn)木材高效利用的重要手段。

1.2 木材品種來源廣泛，較難分類回收利用 木質(zhì)包裝企業(yè)的木質(zhì)廢料主要涉及SPF、花旗松、樟子松、云杉、智力松、落葉松、輻射松、楊木等。廢料處理基本上為直接燒掉和加工成其他板材2種方案。若利用木質(zhì)廢料生產(chǎn)人造板，由于材種較多，不同的廢料混合在一起較難分類回收利用，品質(zhì)也各不相同，勢必降低人造板材其質(zhì)量[3]。而加工制作成木質(zhì)顆粒燃料則無需劃分材種要求，實木制成的木質(zhì)顆粒品質(zhì)也是相當出色。非加工的木質(zhì)廢料直接燃燒顯然違背環(huán)保的要求，而經(jīng)過壓縮成顆粒燃料再進行燃燒，可大大增加單位體積的熱值，鋸末與成型木質(zhì)顆粒燃料的性質(zhì)對比如表1[4]所示。

1.3 循環(huán)利用木質(zhì)廢料，有效降低總成本 筆者以天津國內(nèi)某知名木質(zhì)包裝企業(yè)為例，該企業(yè)年產(chǎn)200萬件木托盤，擁有數(shù)條全自動托盤生產(chǎn)線和多臺包裝箱制作設備，另外還包括10 000m2的原輔料周轉(zhuǎn)庫。該企業(yè)的木質(zhì)廢料主要來源于刨床產(chǎn)生的鋸末、優(yōu)選鋸裁剪的邊角料、木材溝槽成型機產(chǎn)生的刨花、原料庫淘汰的廢舊木料、自動線生產(chǎn)線托盤的打磨和切角產(chǎn)生的廢料。平均產(chǎn)能為生產(chǎn)托盤在6 000個/d左右，平均使用木材量在200m3/d左右。以生產(chǎn)一個規(guī)格為1 200mm×800mm×144mm的托盤為例，所需材料如表2所示。

經(jīng)計算，生產(chǎn)一個托盤所用木材量為0.045 2m3，以木材的利用率75%計算，每日生產(chǎn)6 000個托盤，所用木材總量為361.6m3/d，產(chǎn)生的廢木料量為90.4m3/d，那么木廢料包括刨花、邊角料等基本可產(chǎn)生58.76t/d。若木屑等木質(zhì)廢料經(jīng)粉碎烘干后重量為其原來的80%，則可利用木質(zhì)廢料為47t/d；若生產(chǎn)木質(zhì)顆粒燃料木廢料利用率在80%，則可生產(chǎn)37.6t/d左右木質(zhì)顆粒燃料，京津冀地區(qū)的價格在850元/t，則可獲得總收入31 960元/d。按10%凈利潤率計算所得凈利潤為3 196元/d，年均為企業(yè)創(chuàng)造凈利潤為383 520元左右。若計算入其他木質(zhì)包裝容器生產(chǎn)余料及政府政策補貼，預計年均為企業(yè)增收50萬元左右。

2 木質(zhì)顆粒燃料成型機理及工藝

木質(zhì)顆粒燃料作為生物質(zhì)能源的一個重要分支，是指在一定的溫度、含水率、密度與壓力作用下，利用木質(zhì)素在一定的溫度下軟化甚至液化充當粘合劑將松散的秸稈、樹枝和木屑等農(nóng)林生物質(zhì)壓縮成塊狀、棒狀或顆粒狀等成型燃料，工業(yè)上又稱木煤[5]。

2.1 成型機理 木質(zhì)素屬非晶體，沒有熔點，但有軟化點，溫度在120～150℃時會軟化、液化，此時若施加一定的壓力，能夠使軟化的木質(zhì)素和纖維素緊密黏結(jié)，而蛋白質(zhì)、淀粉和脂肪一并成為天然粘結(jié)劑。而物料顆粒間發(fā)生機械鑲嵌和塑性變形，并且形成一個網(wǎng)狀骨架，大大增加物料顆粒間的交聯(lián)作用，增強顆粒燃料的抗跌碎強度[6-8]。

2.2 成型工藝 根據(jù)成型工藝特征木質(zhì)顆粒燃料可分為冷壓成型、熱壓成型、炭化成型3種[9]。按照成型加壓的方法來分，應用較多的是模壓（環(huán)模和平模）式、活塞沖壓（機械及液壓）式、螺旋擠壓式等[10]3種機型，這3種生物質(zhì)成型機工作原理分別如圖1、圖2、圖3所示。

木質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)原料主要有以下2個部分組成：一部分是生產(chǎn)車間直接產(chǎn)生的鋸末和刨花經(jīng)簡單粉碎與篩分即可送入儲料斗；另一部分包括粗的刨花和廢木料、邊角料等較大的碎料，需經(jīng)過反復的粉碎，篩分出達到要求的送入旋風分離器去除雜質(zhì)，進入儲料斗以備生產(chǎn)。篩上物則繼續(xù)返回粉碎，循環(huán)往復，直至全部篩選完畢。儲料斗物料通過重力作用將物料通過輸送帶送入烘干機，經(jīng)烘干后的物料含水率在8%以下，溫度在105℃進入烘干料倉準備造粒。烘干后的物料通過重力自流進入造粒機的喂料器，喂料器強行喂料進入造粒模具，通過造粒機將木屑壓縮成瘦長圓柱狀或成塊狀的顆粒，通過模具外的切刀將其切成一定長度的顆粒。顆粒通過冷卻篩選，篩上物輸送到烘干料倉重新等待制粒，篩下物又輸送到成品料斗，最后將木質(zhì)顆粒定量縫包、儲存、銷售。

3 木質(zhì)包裝企業(yè)建立生物質(zhì)燃料生產(chǎn)項目優(yōu)勢

3.1 生產(chǎn)投入較小 木質(zhì)包裝企業(yè)使用原料均為實木或膠合板，不存在使用秸稈、生活垃圾等，在原料篩選分類步驟可大大簡化或省略；木質(zhì)顆粒的原料來源直接影響產(chǎn)品的最終價值，如使用生活固體廢棄物或農(nóng)作物秸稈等制備的生物質(zhì)燃料，通過檢測對比其燃燒值、灰分等數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)使用實木生產(chǎn)的木質(zhì)顆粒各項指標均優(yōu)于使用農(nóng)作物秸稈等廢棄物制備的生物顆粒燃料。木質(zhì)包裝企業(yè)日常生產(chǎn)廢料基本為加工剩余邊角料及加工木屑，廢料干凈無雜物污染，原料品種比較單一（實木或人造板材），生產(chǎn)投入可直接省略木材分揀設備和清洗設備，此舉減少了設備投入和人員投入。

3.2 產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu) 木質(zhì)廢物固化成燃料后有以下幾點優(yōu)勢：（1）在燃料的使用上能夠減少粉塵的排放；（2）能提高其流動性，簡化運輸與存儲；（3）體積減小，更有利于在燃燒時控制[11]。木質(zhì)顆粒燃料的熱值約為標準煤的0.7～0.8倍，即1.25t的木質(zhì)顆粒燃料相當于1t標準煤的熱值[12]，但木質(zhì)顆粒燃料在配套的燃燒爐中燃燒，其燃燒效率是現(xiàn)有燃煤鍋爐的1.3～1.5倍，因此1t木質(zhì)顆粒燃料的熱量利用率與1t標準煤的熱量利用率基本相當。生物質(zhì)顆粒燃料作為一種新型可再生能源，采用模輥式成型機具壓縮成形，與松散秸稈和煤相比，具有便于儲存和運輸、燃燒過程黑煙少、火力旺、燃燒充分、不飛灰、干凈衛(wèi)生，且NOX、SOX排放量低[13-14]，可實現(xiàn)自動化上料等優(yōu)點。用生物質(zhì)顆粒燃料替代煤作燃料，對實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展和對降低溫室氣體及污染物的排放具有重要作用[15]。煤炭、石油、天然氣及木質(zhì)顆粒燃料燃燒時每釋放4.167×109J的熱量，SOX、NOX和煙塵的排放量如表3[16-17]所示，可以看出煤炭與石油燃燒時SOX、NOX排放量要比木質(zhì)顆粒燃料大很多，若木質(zhì)顆粒燃料能替代煤和石油燃燒可大大達到節(jié)能減排的效果。

3.3 產(chǎn)品經(jīng)濟效益高 木質(zhì)包裝企業(yè)使用生產(chǎn)廢料制作的木質(zhì)顆粒燃料品質(zhì)非常高，而且原料均為本企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)余料或廢料，不存在外購的中間商環(huán)節(jié)，原料品質(zhì)、成本能得到清楚的控制，生產(chǎn)出的木質(zhì)顆粒色澤統(tǒng)一、密度比較均勻、顆粒內(nèi)部各向應力比較穩(wěn)定，更容易成型。經(jīng)過測試，顆粒燃燒值在1.76×104～2.01×104kJ，產(chǎn)品耐用度等均有明顯優(yōu)勢，市場平均價格高于秸稈制備生物質(zhì)顆粒150～200元/t，產(chǎn)品認知度較高。木材消耗量在200m3/d以上的大中型木質(zhì)包裝企業(yè)投資建立成套的木質(zhì)顆粒生產(chǎn)線，可完全實現(xiàn)木材使用的“零”損耗，木料被徹底的使用，為企業(yè)創(chuàng)造額外的受益。

3.4 響應國家環(huán)保政策 2005年頒布的《中華人民共和國可再生能源法》[18]中明確規(guī)定：國家鼓勵清潔、高效地開發(fā)利用生物質(zhì)燃料，鼓勵發(fā)展能源作物。2014年北京市已開始明確全市分階段實施禁燃高污染燃料的決定，屆時燃煤等將徹底被禁止使用，生物質(zhì)顆粒燃料配套專用鍋爐除塵器的使用，能夠有效降低煙塵、二氧化硫和氮氧化物等污染物排放濃度[19]，還可以達到相關標準的限值要求，而且可以彌補清潔能源不足問題，環(huán)節(jié)城市能源壓力。國家相關政策中也已明確對生物質(zhì)顆粒燃料生產(chǎn)企業(yè)進行適當稅務及政策優(yōu)惠，對木質(zhì)包裝企業(yè)解決廢物處理起到了很大的扶持作用，從而促進了企業(yè)環(huán)?？沙掷m(xù)項目的發(fā)展。

4 結(jié)語

在國內(nèi)木質(zhì)包裝企業(yè)，根據(jù)企業(yè)規(guī)模及原料使用情況，推行木質(zhì)顆粒燃料生產(chǎn)項目可有效解決我國包裝行業(yè)中木材的廢料處理問題，深度挖掘原料價值。木質(zhì)包裝企業(yè)應結(jié)合自身優(yōu)勢，積極響應國家政策向?qū)?，倡導綠色可持續(xù)包裝，研究開發(fā)適合本公司、本行業(yè)的環(huán)保項目。

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（責編：張宏民）