浅析现代制浆造纸工业的发展趋势

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摘要：对我国造纸工业的发展趋势作了探讨，并简要介绍了造纸工业领域所采用的最新技术。关键词：制浆造纸工业；生产规模；纤维原料；新技术1我国制浆造纸工业的迅速发展和企业规模的日益大型化我国造纸工业近几年来发展迅速，预计20__年达到5500万吨，20__年将超过6000万吨，20__年将突破8000万吨。“十一五”期间平均每年将以10％左右的速度递增，其增速将高于国民经济发展速度。快速发展的制浆造纸工业已一改过去年产数千吨或万吨左右的基本企业规模，急遽向大型和特大型规模发展。那些没有特色的小土群制浆造纸企业，将逐渐被淘汰出局。据统计，全国年生产能力10万吨以上的大型制浆造纸企业，在20__年已达88家，20__年达120－130家。预计20__年将达到200－220家，其中30万吨以上的特大型企业约有50家，50万吨以上的特大型企业约有20家，100万吨以上的世界级企业约有10家。近年来不断涌现出新建和扩建的大型制浆造纸企业，另外还有许多则正在启动或建设中。金光集团在海南岛建设的金海木浆厂已于20__年5月正式投产，这是一家以桉木为原料生产硫酸盐化学漂白浆的全世界最大的特大型企业，生产能力为100万吨/年。在该厂基础上，20__年12月国家发改委又已核准金光集团在金海再扩建160万吨造纸项目，总投资176.17亿元。该造纸项目投产后，年需木浆136万吨，其中，漂白化学阔叶木浆100万吨由企业现有浆厂供给，漂白化学针叶木浆19万吨和漂白化学热磨机械木浆17万吨在国内外市场采购。另外，继年产25万吨世界上最大的竹浆厂－贵州赤天化浆厂批准建设并开始订货后，年产40万吨的湖南怀化木浆项目也已正式批准，并进入设备招、评标阶段。广东湛江70万吨木浆项目可行性研究报告已经国务院批准，现正交由晨鸣集团负责实施。生产设计能力为30万吨高强度低定量牛皮箱板纸（废纸为原料）的浙江景兴纸业项目，已于20__年11月底开工建设。泰格林纸集团的年产30万吨杨木化机浆项目已于20__年7月底签订设备进口合同。年产30万吨纸浆的山西宏德纸业项目已开始启动。以白杨为原料的山东晨鸣纸业和博汇纸业两条大型BCTMP（漂白化学热磨机械浆）生产线均已在20__年3月前后投产，其日产能力分别为735吨和660吨。江苏张家港华兴纸业项目第一期年产50万吨箱板纸项目于20__年6月投产，并同时已启动第二期年产15万吨A级高强瓦楞原纸项目。山东华泰集团的网宽10.2米，设计车速20__米/分的亚洲最先进新闻纸机即将于近期投产。我区在建设大型浆纸企业方面亦不遗余力。规划在钦州与金光集团合资建设一个林浆纸一体化项目，项目建设总规模为180万吨纸浆，310万吨纸。其中第1期工程为30万吨纸浆，60万吨纸。在北海与芬兰斯德拉－恩索集团合资建设大型林浆纸企业。，总规模为100万吨纸浆，100万吨纸。第1期建设规模为60万吨纸浆，60万吨纸。这两个项目均已开始启动。2我国制浆造纸工业的原料发展趋势造纸工业原料的成本约占其总成本的50％，因此原料价格的高低直接决定企业的盈亏，两者有极其密切的关系。造纸原料主要有木材纤维和非木材纤维两大类。针叶木由于其生长周期长，在制造书写印刷纸和白纸板所需的漂白纸浆领域，已逐渐为生长迅速、价格较低的阔叶木所取代。而由于南方木材的生长速度远高于北方，我国造纸工业重心南移的趋势已成定局。据了解，东北地区历来以针叶木（主要为鱼鳞松和沙松等）为原料，由于重伐轻种，资源已日趋枯竭。以针叶木为原料的大型纸厂经济效益滑坡，部分企业已严重亏损或濒临破产。南方地区的马尾松等松木亦属针叶木范畴，但生长速度远比东北松为快（一般15年左右即可成材，东北松则需50－100年），是一种很好的造纸原料。目前由于纸厂对桉木原料的需求日益增加，马尾松林地已逐渐让位于桉木，但从生态平衡观点出发，马尾松等针叶木仍有一定的发展空间。南方地区的化学木浆和化学机械木浆将逐渐以桉木（如巨桉、巨尾桉）为主要原料。北方地区则将以速生杨木（如三倍体毛白杨）为主要原料；杨木在制取化学机械浆上具有特殊优势。非木材纤维原料方面，北方（如河南、山东）地区历来以麦草为主，但目前麦草资源日益枯竭，价格上涨，纷纷改以进口或本地的废纸为原料。同时大量种植杨木以逐渐取代麦草。南方地区的非木材纤维原料以竹子和蔗渣为主，目前仍有发展空间。四川、贵州和云南等省由于地处大江大河的上游，国家对林业砍伐政策控制十分严格。因此，目前全力发展竹子原料，是这些省制定原料政策的首选。广西是全国第一大产糖区，目前年糖产量已达532万吨，发展蔗渣造纸，具有得天独厚的优势。当前新建或扩建蔗渣制浆造纸项目（特别是制浆）的势头很猛，但预计待全区蔗渣利用率达80％左右时，发展竹子造纸将是进一步发展我区造纸工业的重要选择。3制浆造纸工业新技术的发展趋势我国近年来新投产的和将要投产的大型制浆造纸厂，大多引进国外先进技术。它们的相继投产，不仅大大增强我国造纸工业的生产实力，而且也将给我们带来国外先进的技术、先进的管理经验和树立无污染（或极少污染）低能耗造纸企业的典范。下面简略介绍近几年来已在国内外行之有效的成熟的先进技术。3.1蒸煮大型竹木浆厂的蒸煮器将以立式连续蒸煮器为主，蔗渣等草类原料仍以横管式连续蒸煮为主。目前Kvaerner公司和Adritz公司均可生产立式连续蒸煮器。Kvaerner公司生产的紧凑型连续蒸煮器（金海与赤天化均采用此种设备），蒸煮温度可降至150℃（针叶木）和140℃（阔叶木），无加热药液循环和黑液闪蒸，系统全封闭，不产生臭气。据称，纸浆强度高，得率高，可漂性好，汽耗低。每吨浆汽耗500kg以下，比等温蒸煮型连续蒸煮器要减少50％。与传统连续蒸煮比较的优点如表Ⅰ所示：表Ⅰ桉木木片用传统法和紧凑法连续蒸煮结果的比较参数传统法蒸煮紧凑法蒸煮卡伯值1818黏度dm3/kg120__350卡伯值波动，β1.50.7浆渣总量％1.50.5用碱量EA％（NaOH计）17.517.0蒸煮温度℃160140相对浆强度100115未漂浆白度％ISO35403.2洗浆新引进的制浆生产线，其煮后洗浆机和漂后洗 浆机，均已由真空洗浆机改为双辊洗涤压榨机（Kvaerner公司称为紧凑式压榨机，原理大致相同）。紧凑压榨进浆浓度7－8％，经洗鼓吸水后浆浓为15％，两鼓相交，进行挤压后，浆浓可达32％，这就大大提高了洗涤效率。目前国内亦已试制成功双辊洗涤压榨机。3.3氧脱木素氧脱木素已成为漂白前必须经过的一个阶段，这有利于减少漂白负荷。而且氧脱木素因不使用氯或含氯化合物，其废水经浓缩后可直接送去碱回收炉烧掉，减少了废水处理负荷。目前一般均采用两段氧脱木素，木素脱除率为55－70％，漂白前卡伯值控制在6－10。与传统单段氧脱木素比较，可降低漂白污染负荷50％。氧脱木素工艺条件一般为第一段：时间15－30分，压力4－8Bar温度90℃；第二段：时间60分，，压力4－6Bar，温度100℃。3.4漂白因为漂白对环境的影响最大，它的废水排放量大，废水中又含有二恶英等有机氯化物的致癌因素，所以目前漂白技术是制浆系统中研究得最多、发展最为迅速的一门技术。新的漂白系统大体可分为无元素氯（简称ECF）漂白和全无氯（简称TCF）漂白两大类，它们都可以大幅度降低废水中的有机氯化物含量。目前国外采用ECF漂白流程的厂家占漂白浆厂家的比例，北美为80％，北欧为75％。TCF漂白流程的废水中有机氯化物含量比ECF流程更低，但由于投资和运行费用过高，采用的厂家较少，北美大概只有一家。目前典型的针叶木浆ECF漂白流程为Do-Eop-D1-PO或Q-OP-D-PO，即在原来的DEDD标准流程中引入氧和过氧化氢，以减少二氧化氯用量。其中OP为强化过氧化氢处理段，PO为高温过氧化氢处理段，Q为螯合剂处理段。新系统由于加强了滤液的循环利用，大大减少了废水排放量，平均废水排放量只有10m3/t浆，清水用量只有6m3/t。针叶木浆的TCF流程一般采用Q-OP-Q-PO或Q-OP-Z/Q-PO流程。其中Z为臭氧段，由于臭氧生产成本高，且对纤维破坏较大，一般采用较少。阔叶木浆的漂白流程更为变化多端，具体见表Ⅱ所示。表Ⅱ全世界最近5年出售的5套大型硬木硫酸盐浆漂白工段的流程流程洗浆机台数（＝段数）D*(OP)D3A(ZE)D(PO)4(AD)*(OP)(DD)3D(EOP)(DD)4Q(PO)DD43.5中浓技术为达到节水和节能的目的，已普遍采用中浓（10％－12％浓度）技术，即进行中浓筛选、中浓输送、中浓混合和中浓漂白等，可大幅度节水和节能。3.6黑液蒸发为提高碱回收炉的热效率，蒸发器出站的木浆黑液浓度已普遍达到75％。随着黑液结晶蒸发等新技术的应用，蒸发器出液浓度已可提高到76－84％，浓度为85－92％的超高黑液浓度的蒸发技术也正在研发中。3.7碱回收炉单汽包低臭碱回收炉在木浆厂已普遍应用。碱炉正向大型化、超高压、超高温的方向发展。新建的大型碱回收炉（如金海纸业）的蒸汽参数已经是8.4Mpa、480℃，目前正向9.3Mpa、492℃和10.3Mpa、515℃发展。据介绍，黑液浓度从72％提高到82％，可提高锅炉效率3个百分点，增加背压发电机发电量3％。一台新型的日燃烧固形物为2200t的碱回收炉，其过热蒸汽压力8.4Mpa、温度480℃，当回收炉热效率为72％时，过热蒸汽产量可达350t/h；烟气中SO2含量不超过100mg/Nm3,粉尘含量不超过33g/Nm3。3.8苛化为提高白液和绿液澄清度，先进的大型制浆厂大多已取消白液和绿液澄清池，改用压力过滤机。白液澄清池改为盘式压力过滤机后，可将白液澄清度从50mg/l降到20mg/l。绿液澄清池一般出口澄清度小于100mg/l，如采用X-过滤机可使澄清度达5－20mg/l。但X-过滤机价格昂贵，有的认为采用澄清器与一般过滤相结合的办法，仍比较可行。白泥脱水与洗涤均已采用盘式压力过滤机，可使白泥出口干度达80％，白泥残碱小于0.2％。3.9抄浆板机浆板机已普遍采用带稀释水的微湍流浆箱，双网成型或长网加顶网，真空予压加三辊复合压榨加靴式压榨，气垫干燥为29个干燥层加2个冷却层。干燥部能力在入口干度49％时为51692kg/h，入口干度46％时为47066kg/h。进抄浆机浆温60℃，上浆浓度1.2－1.7％。目前国内已能生产带双网成型和气垫式干燥的浆板机，其抄造定量500－1200克/平米，净纸宽度2400－4500毫米，工作车速50－200米/分。3.10废水排放目前欧盟漂白硫酸盐法浆厂规定的BAT（指采用最好的可用技术）废水排放负荷为：废水量：20－50m3/t（风干浆）COD：8－23kg/t（风干浆）BOD：0.3－1.5kg/t（风干浆）TSS：0.6－1.5kg/t（风干浆）AOX：<0.25kg/t（风干浆）以上所述的新技术在很大程度山都是为了减少废水量和废水污染负荷。生产系统采用了先进技术后，从制浆生产线排出的废水负荷将达到如下值：废水量：10m3/t（风干浆）COD：20－30kg/t（风干浆）AOX：0.2kg/t（风干浆）经活性污泥处理，COD和AOX至少可除去50％，这就意味着废水排放负荷已可达到欧盟所规定的严格要求。3.11化学机械制浆继CMP（化学机械浆）法、CTMP（化学热磨机械浆）法、BCTMP（漂白化学热磨机械浆）APMP（碱性过氧化氢机械浆）法后，90年代又开发出了P-RCAPMP（即经化学预处理的碱性过氧化氢机械浆）法。P-RCAPMP法的特点是在两段盘磨磨浆前，先经过两段予浸（第一段主要加入MgSO4和螯合剂，第二段才加入过氧化氢等所需化学品）；且在一段磨浆后在漂白塔中加漂白化学品进行漂白，然后进入二段磨浆机，这样可提高漂白效率和降低磨浆电耗。我国近期引进的化学机械浆设备有不少为P-RCAPMP法。P-RCAPMP法与BCTMP、APMP法一样，适用于制取各种针叶木和阔叶木化学机械浆。由桉木与杨木原料制成的漂白化学机械浆，是生产低定量涂布纸、轻量纸和涂布白板纸的主要配料。杨木P-RCAPMP浆的主要质量指标为：游离度80－120mlCSF,抗张指数30－40Nm/g，撕裂指数4－4.5mN·m2/g，白度75－80％ISO，光散射系数大于55m2/kg，松厚度大于2.2cm3/g。但BCTMP的优点是磨浆压力（0.3－0.35Mpa）高于P-RCAPMP（0.2－0.25Mpa），可回收磨浆产生的废汽。即将废汽经再沸器（一种特殊结构的热交换器），利用冷凝所得热量生成新鲜蒸汽，再通过增压泵，生产出0.5Mpa的蒸汽；蒸汽产生量根据高浓磨的配套电机功率计算，每兆瓦（MW）可产生0.8吨蒸汽。P-RCAPMP和BCTMP各有优缺点，一般大型化学机械浆项目以采用BCTMP为宜。3.12造纸机为提高劳动生产率，纸机继续向大幅宽与高车速发展，国外新闻纸机的幅宽与车速已分别达到11.3米和20__米/分。纸页从成形到干燥全封闭运行。生产每吨新闻纸的汽耗已降到1.1－1.2吨，水耗降到10立方米以下。纸机上的新技术有：紧凑型浆料流送系统；带稀释水的流浆箱横幅定量控制；立式夹网成形器（主要脱水元件有真空成形辊、配套脱水板靴的加压脱水板和高真空吸水箱）；靴式压榨（单靴压与双靴压组成的直通式双压区压榨，没有开放引纸，使车速有可能突破1800米/分）；单排烘缸布置（例如Metso公司新开发的某台纸机，有29个直径1830mm的单排烘缸，配以28个直径1500mm的真空辊，大大提高了干燥效率和运行效率）；6辊在线软辊超级压光机等。预计再过10年，新闻纸车速将提高到3000米/分。