侯亮　楊學(xué)春　王強(qiáng)

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(guān)注的問(wèn)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(jià)值，同時(shí)也是對(duì)國(guó)家提倡節(jié)能環(huán)保、綠色低碳能源政策的積極響應(yīng)。該文主要以年產(chǎn)200萬(wàn)件木托盤企業(yè)為研究對(duì)象，對(duì)該企業(yè)木質(zhì)廢料制生物質(zhì)顆粒燃料項(xiàng)目進(jìn)行相應(yīng)研究，探討適合我國(guó)木質(zhì)包裝企業(yè)廢料資源化利用的新模式。

關(guān)鍵詞：木質(zhì)廢料；生物質(zhì)燃料；資源化

中圖分類號(hào) X72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(guó)木材需求量大，利用率低，木廢料利用勢(shì)在必行 至2020年，我國(guó)木材需求總量將達(dá)到4.6億m3，木材供應(yīng)缺口至少為1.8億m3，此后相當(dāng)一段時(shí)間我國(guó)森林資源均處于緊缺狀態(tài)[1]。當(dāng)前我國(guó)只有部分生產(chǎn)效率高的木質(zhì)包裝企業(yè)可達(dá)到80%的木材利用率，而國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家木材利用率已經(jīng)超過(guò)90%[2]。國(guó)內(nèi)企業(yè)在追求木材高利用率的同時(shí)，尋求挖掘木質(zhì)生產(chǎn)廢料的再利用價(jià)值，也是實(shí)現(xiàn)木材高效利用的重要手段。

1.2 木材品種來(lái)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(shì)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(wú)需劃分材種要求，實(shí)木制成的木質(zhì)顆粒品質(zhì)也是相當(dāng)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(guò)壓縮成顆粒燃料再進(jìn)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(duì)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(guó)內(nèi)某知名木質(zhì)包裝企業(yè)為例，該企業(yè)年產(chǎn)200萬(wàn)件木托盤，擁有數(shù)條全自動(dòng)托盤生產(chǎn)線和多臺(tái)包裝箱制作設(shè)備，另外還包括10 000m2的原輔料周轉(zhuǎn)庫(kù)。該企業(yè)的木質(zhì)廢料主要來(lái)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(jī)產(chǎn)生的刨花、原料庫(kù)淘汰的廢舊木料、自動(dòng)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(gè)/d左右，平均使用木材量在200m3/d左右。以生產(chǎn)一個(gè)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(jì)算，生產(chǎn)一個(gè)托盤所用木材量為0.045 2m3，以木材的利用率75%計(jì)算，每日生產(chǎn)6 000個(gè)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(lái)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(jià)格在850元/t，則可獲得總收入31 960元/d。按10%凈利潤(rùn)率計(jì)算所得凈利潤(rùn)為3 196元/d，年均為企業(yè)創(chuàng)造凈利潤(rùn)為383 520元左右。若計(jì)算入其他木質(zhì)包裝容器生產(chǎn)余料及政府政策補(bǔ)貼，預(yù)計(jì)年均為企業(yè)增收50萬(wàn)元左右。

2 木質(zhì)顆粒燃料成型機(jī)理及工藝

木質(zhì)顆粒燃料作為生物質(zhì)能源的一個(gè)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(dāng)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(jī)理 木質(zhì)素屬非晶體，沒(méi)有熔點(diǎn)，但有軟化點(diǎn)，溫度在120～150℃時(shí)會(huì)軟化、液化，此時(shí)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(jī)械鑲嵌和塑性變形，并且形成一個(gè)網(wǎng)狀骨架，大大增加物料顆粒間的交聯(lián)作用，增強(qiáng)顆粒燃料的抗跌碎強(qiáng)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(lái)分，應(yīng)用較多的是模壓（環(huán)模和平模）式、活塞沖壓（機(jī)械及液壓）式、螺旋擠壓式等[10]3種機(jī)型，這3種生物質(zhì)成型機(jī)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(gè)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(jiǎn)單粉碎與篩分即可送入儲(chǔ)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(guò)反復(fù)的粉碎，篩分出達(dá)到要求的送入旋風(fēng)分離器去除雜質(zhì)，進(jìn)入儲(chǔ)料斗以備生產(chǎn)。篩上物則繼續(xù)返回粉碎，循環(huán)往復(fù)，直至全部篩選完畢。儲(chǔ)料斗物料通過(guò)重力作用將物料通過(guò)輸送帶送入烘干機(jī)，經(jīng)烘干后的物料含水率在8%以下，溫度在105℃進(jìn)入烘干料倉(cāng)準(zhǔn)備造粒。烘干后的物料通過(guò)重力自流進(jìn)入造粒機(jī)的喂料器，喂料器強(qiáng)行喂料進(jìn)入造粒模具，通過(guò)造粒機(jī)將木屑?jí)嚎s成瘦長(zhǎng)圓柱狀或成塊狀的顆粒，通過(guò)模具外的切刀將其切成一定長(zhǎng)度的顆粒。顆粒通過(guò)冷卻篩選，篩上物輸送到烘干料倉(cāng)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(chǔ)存、銷售。

3 木質(zhì)包裝企業(yè)建立生物質(zhì)燃料生產(chǎn)項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)

3.1 生產(chǎn)投入較小 木質(zhì)包裝企業(yè)使用原料均為實(shí)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(jiǎn)化或省略；木質(zhì)顆粒的原料來(lái)源直接影響產(chǎn)品的最終價(jià)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(guò)檢測(cè)對(duì)比其燃燒值、灰分等數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)使用實(shí)木生產(chǎn)的木質(zhì)顆粒各項(xiàng)指標(biāo)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(wú)雜物污染，原料品種比較單一（實(shí)木或人造板材），生產(chǎn)投入可直接省略木材分揀設(shè)備和清洗設(shè)備，此舉減少了設(shè)備投入和人員投入。

3.2 產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu) 木質(zhì)廢物固化成燃料后有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：（1）在燃料的使用上能夠減少粉塵的排放；（2）能提高其流動(dòng)性，簡(jiǎn)化運(yùn)輸與存儲(chǔ)；（3）體積減小，更有利于在燃燒時(shí)控制[11]。木質(zhì)顆粒燃料的熱值約為標(biāo)準(zhǔn)煤的0.7～0.8倍，即1.25t的木質(zhì)顆粒燃料相當(dāng)于1t標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)煤的熱量利用率基本相當(dāng)。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(jī)具壓縮成形，與松散秸稈和煤相比，具有便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸、燃燒過(guò)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化上料等優(yōu)點(diǎn)。用生物質(zhì)顆粒燃料替代煤作燃料，對(duì)實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展和對(duì)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(shí)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(shí)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(dá)到節(jié)能減排的效果。

3.3 產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)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(gòu)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(yīng)力比較穩(wěn)定，更容易成型。經(jīng)過(guò)測(cè)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(shì)，市場(chǎng)平均價(jià)格高于秸稈制備生物質(zhì)顆粒150～200元/t，產(chǎn)品認(rèn)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(shí)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(yīng)國(guó)家環(huán)保政策 2005年頒布的《中華人民共和國(guó)可再生能源法》[18]中明確規(guī)定：國(guó)家鼓勵(lì)清潔、高效地開發(fā)利用生物質(zhì)燃料，鼓勵(lì)發(fā)展能源作物。2014年北京市已開始明確全市分階段實(shí)施禁燃高污染燃料的決定，屆時(shí)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(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的限值要求，而且可以彌補(bǔ)清潔能源不足問(wèn)題，環(huán)節(jié)城市能源壓力。國(guó)家相關(guān)政策中也已明確對(duì)生物質(zhì)顆粒燃料生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行適當(dāng)稅務(wù)及政策優(yōu)惠，對(duì)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(jìn)了企業(yè)環(huán)?？沙掷m(xù)項(xiàng)目的發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

在國(guó)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(xiàng)目可有效解決我國(guó)包裝行業(yè)中木材的廢料處理問(wèn)題，深度挖掘原料價(jià)值。木質(zhì)包裝企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)，積極響應(yīng)國(guó)家政策向?qū)?，倡?dǎo)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(xiàng)目。

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（責(zé)編：張宏民）