木質包裝企業生產廢料循環利用的研究

侯亮　楊學春　王強

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

關鍵詞：木質廢料；生物質燃料；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 包裝企業木質廢料利用的必要性

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[1]。當前我國只有部分生產效率高的木質包裝企業可達到80%的木材利用率，而國外發達國家木材利用率已經超過90%[2]。國內企業在追求木材高利用率的同時，尋求挖掘木質生產廢料的再利用價值，也是實現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 木質包裝企業的木質廢料主要涉及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。若利用木質廢料生產人造板，由于材種較多，不同的廢料混合在一起較難分類回收利用，品質也各不相同，勢必降低人造板材其質量[3]。而加工制作成木質顆粒燃料則無需劃分材種要求，實木制成的木質顆粒品質也是相當出色。非加工的木質廢料直接燃燒顯然違背環保的要求，而經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，鋸末與成型木質顆粒燃料的性質對比如表1[4]所示。

1.3 循環利用木質廢料，有效降低總成本 筆者以天津國內某知名木質包裝企業為例，該企業年產200萬件木托盤，擁有數條全自動托盤生產線和多臺包裝箱制作設備，另外還包括10 000m2的原輔料周轉庫。該企業的木質廢料主要來源于刨床產生的鋸末、優選鋸裁剪的邊角料、木材溝槽成型機產生的刨花、原料庫淘汰的廢舊木料、自動線生產線托盤的打磨和切角產生的廢料。平均產能為生產托盤在6 000個/d左右，平均使用木材量在200m3/d左右。以生產一個規格為1 200mm×800mm×144mm的托盤為例，所需材料如表2所示。

經計算，生產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6 000個托盤，所用木材總量為361.6m3/d，產生的廢木料量為90.4m3/d，那么木廢料包括刨花、邊角料等基本可產生58.76t/d。若木屑等木質廢料經粉碎烘干后重量為其原來的80%，則可利用木質廢料為47t/d；若生產木質顆粒燃料木廢料利用率在80%，則可生產37.6t/d左右木質顆粒燃料，京津冀地區的價格在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，年均為企業創造凈利潤為383 520元左右。若計算入其他木質包裝容器生產余料及政府政策補貼，預計年均為企業增收50萬元左右。

2 木質顆粒燃料成型機理及工藝

木質顆粒燃料作為生物質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、樹枝和木屑等農林生物質壓縮成塊狀、棒狀或顆粒狀等成型燃料，工業上又稱木煤[5]。

2.1 成型機理 木質素屬非晶體，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，能夠使軟化的木質素和纖維素緊密黏結，而蛋白質、淀粉和脂肪一并成為天然粘結劑。而物料顆粒間發生機械鑲嵌和塑性變形，并且形成一個網狀骨架，大大增加物料顆粒間的交聯作用，增強顆粒燃料的抗跌碎強度[6-8]。

2.2 成型工藝 根據成型工藝特征木質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種生物質成型機工作原理分別如圖1、圖2、圖3所示。

木質顆粒燃料的生產原料主要有以下2個部分組成：一部分是生產車間直接產生的鋸末和刨花經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，進入儲料斗以備生產。篩上物則繼續返回粉碎，循環往復，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，最后將木質顆粒定量縫包、儲存、銷售。

3 木質包裝企業建立生物質燃料生產項目優勢

3.1 生產投入較小 木質包裝企業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；木質顆粒的原料來源直接影響產品的最終價值，如使用生活固體廢棄物或農作物秸稈等制備的生物質燃料，通過檢測對比其燃燒值、灰分等數據，發現使用實木生產的木質顆粒各項指標均優于使用農作物秸稈等廢棄物制備的生物顆粒燃料。木質包裝企業日常生產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 產品質量優 木質廢物固化成燃料后有以下幾點優勢：（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]。木質顆粒燃料的熱值約為標準煤的0.7～0.8倍，即1.25t的木質顆粒燃料相當于1t標準煤的熱值[12]，但木質顆粒燃料在配套的燃燒爐中燃燒，其燃燒效率是現有燃煤鍋爐的1.3～1.5倍，因此1t木質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、干凈衛生，且NOX、SOX排放量低[13-14]，可實現自動化上料等優點。用生物質顆粒燃料替代煤作燃料，對實現能源的可持續發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排放量要比木質顆粒燃料大很多，若木質顆粒燃料能替代煤和石油燃燒可大大達到節能減排的效果。

3.3 產品經濟效益高 木質包裝企業使用生產廢料制作的木質顆粒燃料品質非常高，而且原料均為本企業內部生產余料或廢料，不存在外購的中間商環節，原料品質、成本能得到清楚的控制，生產出的木質顆粒色澤統一、密度比較均勻、顆粒內部各向應力比較穩定，更容易成型。經過測試，顆粒燃燒值在1.76×104～2.01×104kJ，產品耐用度等均有明顯優勢，市場平均價格高于秸稈制備生物質顆粒150～200元/t，產品認知度較高。木材消耗量在200m3/d以上的大中型木質包裝企業投資建立成套的木質顆粒生產線，可完全實現木材使用的“零”損耗，木料被徹底的使用，為企業創造額外的受益。

3.4 響應國家環保政策 2005年頒布的《中華人民共和國可再生能源法》[18]中明確規定：國家鼓勵清潔、高效地開發利用生物質燃料，鼓勵發展能源作物。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，環節城市能源壓力。國家相關政策中也已明確對生物質顆粒燃料生產企業進行適當稅務及政策優惠，對木質包裝企業解決廢物處理起到了很大的扶持作用，從而促進了企業環保可持續項目的發展。

4 結語

在國內木質包裝企業，根據企業規模及原料使用情況，推行木質顆粒燃料生產項目可有效解決我國包裝行業中木材的廢料處理問題，深度挖掘原料價值。木質包裝企業應結合自身優勢，積極響應國家政策向導，倡導綠色可持續包裝，研究開發適合本公司、本行業的環保項目。

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（責編：張宏民）