木质包装企业生产废料循环利用的研究

侯亮　杨学春　王强

摘 要：木质废料的合理化处理，一直是木质品生产企业高度关注的问题，研究适合企业的木质废料处理方法，可提高木质生产企业原料使用率、增加原料的利用价值，同时也是对国家提倡节能环保、绿色低碳能源政策的积极响应。该文主要以年产200万件木托盘企业为研究对象，对该企业木质废料制生物质颗粒燃料项目进行相应研究，探讨适合我国木质包装企业废料资源化利用的新模式。

关键词：木质废料；生物质燃料；资源化

中图分类号 X72 文献标识码 A 文章编号 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 包装企业木质废料利用的必要性

1.1 我国木材需求量大，利用率低，木废料利用势在必行 至2020年，我国木材需求总量将达到4.6亿m3，木材供应缺口至少为1.8亿m3，此后相当一段时间我国森林资源均处于紧缺状态[1]。当前我国只有部分生产效率高的木质包装企业可达到80%的木材利用率，而国外发达国家木材利用率已经超过90%[2]。国内企业在追求木材高利用率的同时，寻求挖掘木质生产废料的再利用价值，也是实现木材高效利用的重要手段。

1.2 木材品种来源广泛，较难分类回收利用 木质包装企业的木质废料主要涉及SPF、花旗松、樟子松、云杉、智力松、落叶松、辐射松、杨木等。废料处理基本上为直接烧掉和加工成其他板材2种方案。若利用木质废料生产人造板，由于材种较多，不同的废料混合在一起较难分类回收利用，品质也各不相同，势必降低人造板材其质量[3]。而加工制作成木质颗粒燃料则无需划分材种要求，实木制成的木质颗粒品质也是相当出色。非加工的木质废料直接燃烧显然违背环保的要求，而经过压缩成颗粒燃料再进行燃烧，可大大增加单位体积的热值，锯末与成型木质颗粒燃料的性质对比如表1[4]所示。

1.3 循环利用木质废料，有效降低总成本 笔者以天津国内某知名木质包装企业为例，该企业年产200万件木托盘，拥有数条全自动托盘生产线和多台包装箱制作设备，另外还包括10 000m2的原辅料周转库。该企业的木质废料主要来源于刨床产生的锯末、优选锯裁剪的边角料、木材沟槽成型机产生的刨花、原料库淘汰的废旧木料、自动线生产线托盘的打磨和切角产生的废料。平均产能为生产托盘在6 000个/d左右，平均使用木材量在200m3/d左右。以生产一个规格为1 200mm×800mm×144mm的托盘为例，所需材料如表2所示。

经计算，生产一个托盘所用木材量为0.045 2m3，以木材的利用率75%计算，每日生产6 000个托盘，所用木材总量为361.6m3/d，产生的废木料量为90.4m3/d，那么木废料包括刨花、边角料等基本可产生58.76t/d。若木屑等木质废料经粉碎烘干后重量为其原来的80%，则可利用木质废料为47t/d；若生产木质颗粒燃料木废料利用率在80%，则可生产37.6t/d左右木质颗粒燃料，京津冀地区的价格在850元/t，则可获得总收入31 960元/d。按10%净利润率计算所得净利润为3 196元/d，年均为企业创造净利润为383 520元左右。若计算入其他木质包装容器生产余料及政府政策补贴，预计年均为企业增收50万元左右。

2 木质颗粒燃料成型机理及工艺

木质颗粒燃料作为生物质能源的一个重要分支，是指在一定的温度、含水率、密度与压力作用下，利用木质素在一定的温度下软化甚至液化充当粘合剂将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压缩成块状、棒状或颗粒状等成型燃料，工业上又称木煤[5]。

2.1 成型机理 木质素属非晶体，没有熔点，但有软化点，温度在120～150℃时会软化、液化，此时若施加一定的压力，能够使软化的木质素和纤维素紧密黏结，而蛋白质、淀粉和脂肪一并成为天然粘结剂。而物料颗粒间发生机械镶嵌和塑性变形，并且形成一个网状骨架，大大增加物料颗粒间的交联作用，增强颗粒燃料的抗跌碎强度[6-8]。

2.2 成型工艺 根据成型工艺特征木质颗粒燃料可分为冷压成型、热压成型、炭化成型3种[9]。按照成型加压的方法来分，应用较多的是模压（环模和平模）式、活塞冲压（机械及液压）式、螺旋挤压式等[10]3种机型，这3种生物质成型机工作原理分别如图1、图2、图3所示。

木质颗粒燃料的生产原料主要有以下2个部分组成：一部分是生产车间直接产生的锯末和刨花经简单粉碎与筛分即可送入储料斗；另一部分包括粗的刨花和废木料、边角料等较大的碎料，需经过反复的粉碎，筛分出达到要求的送入旋风分离器去除杂质，进入储料斗以备生产。筛上物则继续返回粉碎，循环往复，直至全部筛选完毕。储料斗物料通过重力作用将物料通过输送带送入烘干机，经烘干后的物料含水率在8%以下，温度在105℃进入烘干料仓准备造粒。烘干后的物料通过重力自流进入造粒机的喂料器，喂料器强行喂料进入造粒模具，通过造粒机将木屑压缩成瘦长圆柱状或成块状的颗粒，通过模具外的切刀将其切成一定长度的颗粒。颗粒通过冷却筛选，筛上物输送到烘干料仓重新等待制粒，筛下物又输送到成品料斗，最后将木质颗粒定量缝包、储存、销售。

3 木质包装企业建立生物质燃料生产项目优势

3.1 生产投入较小 木质包装企业使用原料均为实木或胶合板，不存在使用秸秆、生活垃圾等，在原料筛选分类步骤可大大简化或省略；木质颗粒的原料来源直接影响产品的最终价值，如使用生活固体废弃物或农作物秸秆等制备的生物质燃料，通过检测对比其燃烧值、灰分等数据，发现使用实木生产的木质颗粒各项指标均优于使用农作物秸秆等废弃物制备的生物颗粒燃料。木质包装企业日常生产废料基本为加工剩余边角料及加工木屑，废料干净无杂物污染，原料品种比较单一（实木或人造板材），生产投入可直接省略木材分拣设备和清洗设备，此举减少了设备投入和人员投入。

3.2 产品质量优 木质废物固化成燃料后有以下几点优势：（1）在燃料的使用上能够减少粉尘的排放；（2）能提高其流动性，简化运输与存储；（3）体积减小，更有利于在燃烧时控制[11]。木质颗粒燃料的热值约为标准煤的0.7～0.8倍，即1.25t的木质颗粒燃料相当于1t标准煤的热值[12]，但木质颗粒燃料在配套的燃烧炉中燃烧，其燃烧效率是现有燃煤锅炉的1.3～1.5倍，因此1t木质颗粒燃料的热量利用率与1t标准煤的热量利用率基本相当。生物质颗粒燃料作为一种新型可再生能源，采用模辊式成型机具压缩成形，与松散秸秆和煤相比，具有便于储存和运输、燃烧过程黑烟少、火力旺、燃烧充分、不飞灰、干净卫生，且NOX、SOX排放量低[13-14]，可实现自动化上料等优点。用生物质颗粒燃料替代煤作燃料，对实现能源的可持续发展和对降低温室气体及污染物的排放具有重要作用[15]。煤炭、石油、天然气及木质颗粒燃料燃烧时每释放4.167×109J的热量，SOX、NOX和烟尘的排放量如表3[16-17]所示，可以看出煤炭与石油燃烧时SOX、NOX排放量要比木质颗粒燃料大很多，若木质颗粒燃料能替代煤和石油燃烧可大大达到节能减排的效果。

3.3 产品经济效益高 木质包装企业使用生产废料制作的木质颗粒燃料品质非常高，而且原料均为本企业内部生产余料或废料，不存在外购的中间商环节，原料品质、成本能得到清楚的控制，生产出的木质颗粒色泽统一、密度比较均匀、颗粒内部各向应力比较稳定，更容易成型。经过测试，颗粒燃烧值在1.76×104～2.01×104kJ，产品耐用度等均有明显优势，市场平均价格高于秸秆制备生物质颗粒150～200元/t，产品认知度较高。木材消耗量在200m3/d以上的大中型木质包装企业投资建立成套的木质颗粒生产线，可完全实现木材使用的“零”损耗，木料被彻底的使用，为企业创造额外的受益。

3.4 响应国家环保政策 2005年颁布的《中华人民共和国可再生能源法》[18]中明确规定：国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料，鼓励发展能源作物。2014年北京市已开始明确全市分阶段实施禁燃高污染燃料的决定，届时燃煤等将彻底被禁止使用，生物质颗粒燃料配套专用锅炉除尘器的使用，能够有效降低烟尘、二氧化硫和氮氧化物等污染物排放浓度[19]，还可以达到相关标准的限值要求，而且可以弥补清洁能源不足问题，环节城市能源压力。国家相关政策中也已明确对生物质颗粒燃料生产企业进行适当税务及政策优惠，对木质包装企业解决废物处理起到了很大的扶持作用，从而促进了企业环保可持续项目的发展。

4 结语

在国内木质包装企业，根据企业规模及原料使用情况，推行木质颗粒燃料生产项目可有效解决我国包装行业中木材的废料处理问题，深度挖掘原料价值。木质包装企业应结合自身优势，积极响应国家政策向导，倡导绿色可持续包装，研究开发适合本公司、本行业的环保项目。

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（责编：张宏民）