衛生紙熱風穿透干燥技術真的能耗更高嗎？

衛生紙機的能耗問題是一個經常會引起爭論的話題，尤其是在歐洲和北美的紙機工程師之間。一般情況下，人們對于操作任何給定紙機的策略和最佳方法都比較容易達成共識，但是對生產工藝和產品設計上的戰略性問題卻有較大分歧。

北美地區人們對大部分先進的衛生紙生產工藝在能源成本和碳足跡方面頗有微詞，但北美消費者似乎更加關注高檔衛生紙的品質。tAD（熱風穿透干燥技術）是當前主流的先進衛生紙生產技術，但這種技術會增加單位產品能耗。針對這一問題，同樣基于結構化紙頁成形工藝，但可以降低能耗的更新型的衛生紙生產技術應運而生，如ATMOS、NTT、eTAD和QRT技術。

衛生紙機的噸紙能源成本

圖1為全球不同地區衛生紙機的平均噸紙（FMT）能源成本（圖中，柱狀圖的寬度表示各地區的相對產量，這種相對產量在大多數的商業決策中一般都會用到，但無法給出不同地區間能源效率的差異）。北美地區天然氣資源豐富，且價格便宜，因此該地區紙機的能源效益似乎高于預期，這或許是TAD在北美比較受歡迎的主要原因。

衛生紙機的噸紙能耗

通過FisherSolve數據庫數據，可以將這些問題拆分進行分析，通過該數據庫可以去除當地價格因素的影響，從而更直觀地對比紙機配置和產品設計。圖2為不同地區衛生紙機的平均噸紙能耗對比。大多數地區噸紙電耗約為4 GJ，但北美地區達到了5 GJ;熱能的差異更為顯著，歐洲地區平均噸紙熱耗11.4 GJ，而北美地區約為16 GJ。

有文獻（Papermaking Part2，Drying p22.Papermaking Science andtechnology 2nd Ed，2009 Paper Engineers' Association/Paperi jaPuu Oy）表明，一臺運行良好的現代衛生紙機的噸紙能耗應該在10.44～12.60 GJ。

實際生產中，世界上大多數國家紙機的耗能水平都高于這一數值，而北美地區紙機的耗能水平甚至是這一數值的兩倍左右。

當然，消費者不會成噸地購買和使用衛生紙，這就使問題更加復雜。由于不同地區之間甚至同一地區內的電力和燃料成本存在一定差異，所以，單位產品的成本對理解紙機或產品設計的影響意義不大。紙漿成本的差異取決于漿廠位置、漿種類型和工廠的一體化程度，這也會影響不同纖維成本下，不同產品和不同運行工藝間的耗能對比。

北美地區的衛生紙生產

北美地區近40%的衛生紙產品使用了這種先進的結構化工藝。TAD仍然是一種主流的先進技術。并且我們知道，不用或有限的機械脫水所增加的干燥負荷會增加能源消耗，進而增加能源成本。在TAD之前進行真空脫水的耗電量是傳統壓榨脫水的數倍。TAD需要的熱風風機是另一個主要耗能部分。根據本地的能源價格，TAD耗電增加的成本甚至可能比TAD的燃氣成本還高。

其他可供選擇的先進技術，如ATMOS、NTT、eTAD和QRT也是通過避免過多的直接壓榨以保證紙頁的松厚度。在多數情況下，這會使干燥部脫水負荷變得更高。這些工藝同樣是在紙頁上形成三維結構，而這會影響揚克烘缸與紙頁的接觸效果和干燥速率。此外，北美地區這種類型的生活用紙產品數量的增長，會影響北美及其他地區衛生紙機能耗對比的準確性。

圖3數據顯示，北美地區所有消費級或零售級衛生紙生產技術的平均電耗略高。與大多數商用級產品或者非家用級產品相比，消費級產品為達到更高的柔軟度，會將紙頁干燥到更大的干度以得到更好的起皺效果，這是預料之中的。特種生活用紙產品干燥熱能消耗較低，主要是由于起皺率低或無起皺，加上車速也較低，所以總體能耗較低。

圖4和圖5比較了北美地區不同種類生活用紙產品的噸紙能耗。選擇消費級的衛生紙產品是因為它是最常見的一類衛生紙產品，而且傳統的和先進的生產工藝都積累有大量的數據。

圖4是先進的結構化衛生紙生產技術的能耗對比。由圖可知，每種類型衛生紙產品能耗都較高。圖5是采用傳統濕壓榨技術生產衛生紙的能耗對比。由圖5可知，正如預期的那樣，噸紙產品電能和熱能消耗更低。需要說明的是，圖4與圖5中縱坐標的刻度是相同的，因此可以直接進行視覺化對比。這也證實了最初的爭論點，即至少從噸紙能耗的角度來看，先進的衛生紙機是耗能大戶。

以箱計的衛生紙生產成本

由前述分析可知，采用先進的衛生紙生產技術生產的消費級或零售級衛生紙的噸紙能耗顯著高于同類型的傳統衛生紙機。但這并不是問題的全部！事實上，人們購買和使用的衛生紙并不是按噸計的，而是按箱計的。

以往僅是對比噸紙能耗的辦法是無法確定消費者使用的以箱計的衛生紙的單箱能耗的，鑒于此，FisherSolve提供了一個更好的方法來對比衛生紙生產工藝的能耗問題。成品衛生紙都是以箱進行包裝和運輸的，因此對每箱成本進行統計分析能夠通過調整成品定量來反映高檔的結構化衛生紙的高松厚度和典型的低定量的特點。

圖6為北美和歐洲地區采用傳統濕壓榨技術生產的衛生紙（商用級和消費級）的現金成本對比。北美地區能源成本和纖維成本較低，所以比歐洲地區更具成本優勢。

圖7顯示了采用先進的結構化技術生產的衛生紙以箱計的現金成本，從圖中可以看出，無論是歐洲還是北美地區，采用先進的結構化技術生產的高檔衛生紙，其每箱的現金成本均比圖6所示的所有采用傳統技術生產的衛生紙品種的成本低，這說明，采用先進技術生產的高檔衛生紙在這兩種成本環境中均具有優勢。便利店貨架統計結果也表明，先進的衛生紙生產技術生產的產品定價更高，而北美地區這種現象更明顯。

這可能是這些地區的市場文化和產品設計差異導致的，這就是為什么我們如此關注先進的衛生紙生產技術，盡管這種技術從表面上看會讓人感覺噸紙能耗更高。每種產品的規格和用途都不同，而文化差異使得不同地區的市場也不同。因此，對這類先進的衛生紙生產技術進行分析時應結合具體情況，而不是單純地僅僅去對比噸紙能耗。

雖然TAD技術在衛生紙生產過程中的噸紙能耗更高，但換算成單張紙的能耗，或者按照消費者根據產品類型而做出的具體使用情況進行對比的話，能耗可能還會相對低一些。漿料成本決定了整體的經濟效益，而節省的纖維可以用來生產傳統的皺紋衛生紙，從而提高企業的銷售業績。

未來的研究方向

（1）為了簡單起見，本文采用了區域平均數據。然而，實際執行過程中，每個特定區域、設備設計以及產品配置都必須考慮在內，以便為最終產品做出最好的決策。FisherSolve平臺為探尋最佳決策的細節提供了一個有力的工具。

（2）這個問題不是三言兩語就能說清楚的，TAD技術提供了可供先進的衛生紙生產工藝所用的大量數據。ATMOS、NTT、eTAD和QRT技術的能源效率就一定比TAD技術更高嗎？以我們對TAD技術的了解來看，結構化衛生紙產品生產技術減少了衛生紙與揚克烘缸的接觸，降低了紙機總的干燥效率，但是非TAD的高級結構化衛生紙生產工藝的能源效率是多少呢？

（3）直接的比較方法，是對不同地區和國家間相似類型產品和衛生紙生產工藝的噸紙能耗和每箱能耗進行直接對比，但這很容易讓人認為，低能源成本地區的能源使用效率要低于高能源成本地區。那么是否能夠量化每個地區衛生紙生產過程的能源效率呢？這個問題今后更加值得關注。