生活用纸生产节能减排新技术

近十多年来，随着国民经济的快速发展和人们生活水平的提高，国内生活用纸的生产和消费量达到了快速的发展，到2015年生产量已超过800万吨。生活用纸大都采用商品木浆生产，生产过程主要能耗体现在打浆、压榨、干燥和后加工等工序，该书内容以生活用纸生产过程的新型打浆技术、鞋靴压榨技术、干燥部的节能技术、后加工新技术等生产过程节，以及生产过程废水的厂内处理和循环使用技术、末端废水的深度处理与零排放新技术为主线，以国内外先进的生产线为案例，深入分析了生活用纸生产过程节能减排发展现状和趋势，具有很好的参考价值。

本书作者根据多年积累的工作经验，将节能减排的环保理念付诸实践，以造纸领域知名企业维达集团技术升级改造为背景，通过大量实际生产数据，详细阐述了贯穿于生活用纸生产流程的设备能耗与节能技术。主要内容包括：生活用纸生产过程及能耗概述、制浆过程节能技术、浆料流送与成形过程能耗与节能技术、压榨部能耗与节能技术、干燥部能耗与节能技术、卷取与后加工工序能耗与节能技术和生产过程废水处理与回用。书中叙述言简意赅、内容条理清晰、数据可靠，对同行企业具有重要的借鉴意义和参考价值。

武书彬，男，教授/博士生导师，现任华南理工大学轻工与食品国家级实验教学示范中心主任。

2013年荣获南粤优秀教师称号。1995年毕业于华南理工大学，获工学博士学位，1995-1997年在中科院生态环境中心从事博士后研究，其间获评为副研究员。曾任华南理工大学轻工与食品学院、轻工科学与工程学院副院长、制浆造纸工程国家重点实验室副主任、轻化工程系系主任等。主要从事以下两个领域的研究：（1）纤维清洁高效回用新技术和生物质基绿色化学品研发；（2）生物质转化为液体燃料与化学品新技术及其相关基础问题研究。主持或参与完成了国家重点研发计划课题“基于造纸过程的纤维原料各组分清洁分离利用及环境评价（2017YFB0307901）”、国家“973”课题“生物质大分子热解构与重组规律研究（2007CB210201，2013CB228101）”、国家“863”重大专项项目课题“生物质水相催化合成生物航空燃油（2012AA101806）”、“863”面上项目“生物质选择性快速热解制高品质燃油和化学品新技术研究国家高技术研究发展计划（2007AA05Z456）”等。主持6项国家自然科学基金项目和数十项校企合作项目。获省部级教学科研成果奖励5项，已授权发明专利30多项，发表学术论文200余篇，主编或参编专著、教材9部。培养毕业硕士研究生34人、博士研究生18人、出站博士后3人。

第1章 生活用纸生产过程及能耗概述 5

1.1生活用纸行业现状 5

1.1.2 产品结构 6

1.1.3 原料结构 7

1.2 生活用纸的生产过程 7

1.3生活用纸造纸设备特点 8

1.4 生活用纸生产过程中的能耗 9

1.5 生活用纸生产过程中水耗 9

1.6 企业的能源利用状况 10

1.6.1 造纸生产线概况 10

1.6.2 生产线用能类型 11

1.6.3 能源结构 11

1.6.4 维达纸业(江门)综合能耗 13

1.6.5 生产线用能水平 13

1.7 生活用纸的发展趋势 15

第2章 制浆过程节能技术 16

2.1 碎浆节能 16

2.1.1 碎浆设备 16

2.1.2 碎浆工艺参数 20

2.2 打浆节能 22

2.2.1 植物纤维的细胞壁结构及打浆特性 22

2.2.2 打浆原理 24

2.2.3 Attack Bar?磨浆机 25

2.2.4 酶促打浆 26

2.3 二次纤维处理 27

2.3.1化学法脱墨 27

2.3.2 酶法脱墨 27

2.3.3 浮选脱墨 29

2.3.4 热分散 30

2.4 贮浆池节能 31

第3章 浆料流送与成形过程能耗与节能技术 34

3.1 浆料流送 34

3.1.1 冲浆泵 35

3.1.2 高位箱 36

3.1.3 筛选净化 37

3.1.4 流浆箱 39

3.2 成型部能耗与节能技术 41

3.2.1脱水工艺环节的节能技术 42

3.2.2 透平机 42

第4章 压榨部能耗及节能技术 44

4.1 靴式压榨 44

4.2 靴式压榨的结构及功能 45

4.2.1 靴辊的作用及结构 46

4.3 卫生纸机的靴式压榨 51

第5章 干燥部能耗与节能技术 54

5.1 扬克烘缸干燥 54

5.1.1 烘缸 55

5.2气罩 57

5. 2.1 单套通风系统 58

5. 2.2双套通风系统 59

5.3 蒸汽加热系统 60

5. 3.1蒸汽喷射泵技术 60

5. 3.2闪蒸罐 61

5. 3.3 排水器 62

5. 3.4 排除不凝气体 62

5. 3.5应用实例 62

5.4 干燥部余热回收 62

5. 4.1干燥?余热回收系统的构成及分级 62

5.4.2 热回收机组送风能力的确定 67

5.4.3 某厂纸机干燥部三级余热回收装置实例 68

5.4.4 捕热器的种类及结构 70

5.4.5 捕热器的电耗 75

第6章 卷取与后加工工序能耗与节能技术 76

6.1卷取工序 76

6.2 分切与后加工过程能耗与节能技术 79

6.2.1 卷装产品及设备 79

6.2.2 折叠产品及设备 86

6.2.3 功能性产品加工工艺及设备 92

6.2.4 主流包装工艺及设备 95

6.2.5 自动化、智能化生产线配套 99

第7章 生产过程废水处理与回用 102

7.1 物理法 102

7.2 化学法 104

7.3 生物法 105

7.3.1 好氧生物法 105

7.3.2 厌氧生物法 105

7.4 新型水处理技术 106

7.4.1 超效浅层气浮 106

7.4.2 电化学絮凝法 109

7.4.3 光催化氧化法 109

7.4.4两级分离内循环厌氧反应器（IC） 110

7.4.5好氧生物处理 114

7.4.7 膜分离技术 116

参考文献 124

附录 128

附录1 《DB 37/783—2007生活用纸单位产品综合能耗限额》 128

附录2 《GB/T 18916.5—2012 造纸产品取水定额》 133

附录3 《GB 20810—2006 卫生纸（含卫生纸原纸）检测标准》 140

附录4 《GB/T 20808-2011纸巾纸》 151

附录5 《GB/T 409-2013本色生活用纸》 158

附录6 《GB/T 24455-2009擦手纸》 167

附录7 《GB/T 26174-2010厨房纸巾》 173

附件8 《一次性生活用纸生产加工企业监督整治规定》 180

生活用纸是纸类中重要的品种之一，与人们的生活息息相关。生活用纸主要包括卫生纸、面巾纸、厨房用纸和湿巾纸等，主要用于日常生活。在我国由于经济高速发展和人民生活水平的提高，生活用纸作为生活必需品，整个行业一直保持较为良好的发展趋势。受益于人口城镇化率提高、消费升级以及二孩政策影响，生活用纸行业增长稳定，2005－2016 年生活用纸量年复合增长率（compound annual growth rate, CAGR）为 7.02%，行业增长稳定，市场规模由 2009 年的 454 亿元增长到 2016 年的 988 亿元。

维达集团作为国际知名的生活用纸领域龙头企业之一，在生产规模、产品质量、市场占有率、经济效益等方面一直处于国内生活用纸行业的领先地位。二十多年来，维达集团坚持“勇于开拓，不断创新”的方针，依靠科技进步滚动发展，先后引进日本、美国、德国等国家和地区的先进造纸设备以及产品配套设备，开发生产高级卫生原纸、盘纸、纸巾、餐巾、盒装面巾、湿巾、卫生卷纸等系列产品。近年来，维达集团积极推动本企业技术创新活动，将绿色环保节能减排理念付诸行动，促进产品的研发及生产流程的技术改造，成效显著。

 

本书作者既有来自生产一线的企业技术主管，又有来自高校科研岗位的专家教授，大家对造纸行业特别是生活用纸领域的未来发展达成共识，即着力于绿色环保协调发展，降低生产流程各环节能耗，减少废水排放，提供废水回用效率，促进生活用纸行业高效、绿色健康发展。书中首先对生活用纸生产过程及基能耗做一概述，之后分5章介绍了制浆过程、浆料流送与成形过程、压榨部、干燥部、卷取与后加工过程的能耗与节能技术，最后讲述了整个生产过程的废水处理与回用技术。

全书叙述言简意赅、内容条理清晰、数据可靠，对同行企业具有重要的借鉴意义和参考价值。限于作者水平，书中难免存在疏漏或不足之处，恳请同行专家批评指正，反馈邮箱：[email protected]。

 

第1章 生活用纸生产过程及能耗概述

1.1生活用纸行业现状

1.1.1 生活用纸总体概况

生活用纸一般包括卫生纸、面巾纸、纸手帕、餐巾纸、擦手纸以及各类卫生擦拭纸[1]。这些生活用纸是人们日常生活中必须使用到的生活必需品，因此，一个国家的生活用纸的消费水平体现着这个国家的文明和发展程度。

生活用纸是消费者直接使用的纸品，其中卫生纸和纸巾纸是生活用纸中最主要的两个品种，约占生活用纸总量的95％以上，而面巾纸则是纸巾纸中的主要产品之一。全球生活用纸产量逐年递增，至2015年生活用纸总产量占全球主要纸种产量约为10%。亚洲产量领先于其他各地区，其中中国的产量居全球最高。根据中国造纸工业2016年度报告[2]，如图1.1.1可见，2016年我国的生活用纸生产量为920万吨，较上年増长3.95％，消费量为854万吨，较上年增长4.53％。2007~2016年生产量年均增长率为6.54％，消费量年均增长率为6.71％。由此可见，在人口众多和经济快速发展的中国，有着庞大的生活用纸市场和随着文明发展的潜在市场。

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图1.1.1生活用纸2007~2016年生产量和消费量

但是原纸生产企业达到372家（2015年统计），排名前15位的生产商产能占总产能的55.6%，其中如表1.1.1所示，金红叶纸业、恒安国际、维达国际，产能分别为164万吨、114万吨、104万吨，产能在全球排名分别为第4、第7、第8，在亚洲分别排在第1、第2、第3；生活用纸产业集中度约为50%，属于中等集中度，由于有很多进入者，竞争激烈，产能过剩，低能耗、低投资的中低速卫生纸机陆续在各地投产。

表1.1.1 中国生活用纸领先企业的生产情况

序号 企业名称 分?数量 纸机数量 产能模/（万t/年）

1 金红叶纸业 6 50 178

2 恒安国际 6 24 131

3 维达国际 10 58 110

4 理文纸业 3 14 74.5

5 中顺纸业 7 22 50.2

目前，生活用纸行业市场集中度较低。在行业产能过剩、环保政策趋严、原材料价格上升的大背景下，龙头企业通过规模效应、较强的品牌效应和渠道管理能力抢占市场，整体行业呈现出优胜劣汰的结构调整趋势。恒安集团、维达国际、APP金红叶和中顺洁柔作为我国生活用纸行业的四大龙头公司，市占率提升空间仍然较大。

1.1.2 产品结构

如表1.1.2所示的生活用纸消费量中各类产品的份额，其中，占主导地位的产品是卫生纸，但其份额在逐渐下降。面巾纸在生活用纸中的份额从2010年的18.2%提高到2014年的24.5%，这是由于人们生活水平不断提高，在追求生活品质的同时使面巾纸产品不断普及，销售量持续增高。此外，公共场所卫生间配备擦手纸的情况进一步普及，所以擦手纸的市场份额也在不断的提高。厨房用纸所占的份额增长缓慢，这主要是国内生活水平还有待提高，是需要进行消费引导的品类。

表1.1.2 生活用纸消费量中各类产品的份额

产品 2014年 2013年 2012年 2011年 2010年

 消费量/万吨 份额/% 消费量/万吨 份额/% 消费量/万吨 份额/% 消费量/万吨 份额/% 消费量/万吨 份额/%

卫生纸 379.5 59 365.8 60.6 348.8 62 341 64.9 310.1 66.5

面巾纸 157.8 24.5 138.9 23 124 22 106.7 20.3 84.9 18.2

手帕纸 49.2 7.7 46.4 7.7 40 7.1 36.3 6.9 33.7 7.2

餐巾纸 19.9 3.1 19.6 3.3 17.4 3.1 12.6 2.4 12.1 2.6

厨房纸 5.3 0.8 4.2 0.7 3.3 0.6 4.2 0.8 6.5 1.4

擦手纸 20.3 3.2 18.3 3 15.7 2.8 13.1 2.5 8.4 1.8

衬纸 7 1.1 6 1 7.2 1.3 7.4 1.4 6.4 1.4

其他 4 0.6 4.4 0.7 6.4 1.1 4.1 0.8 4.2 0.9

合计 643.1 100 603.6 100 562.8 100 525.4 100 466.3 100

1.1.3 原料结构

如表1.1.3所示，生活用纸纤维原料结构在2010-2014年期间发生较大变化，其中木浆占比持续提高，从2010年的47.5%提高到2014年的76.7%，而且远高于造纸行业平均水平（2014年为26%），草浆的占比下降明显。分析原因主要是从2012年开始，商品浆价格处于低位，而稻麦草浆原料收购成本和制浆成本不断提高，草浆企业转向使用木浆原料的情况也在不断增加。

表1.1.3 生活用纸纤维原料结构

纤维原料 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年

 占比/% 占比/% 占比/% 占比/% 占比/%

木浆 47.5 58.8 71.2 72.8 76.7

草浆 17.2 15.3 9.7 4.5 3.4

蔗渣浆 10.6 10.2 7.6 11.5 9.7

竹浆 9.5 8.9 6.7 7.2 8

废纸浆 6.7 6.8 4.8 4 2.3

其他 8.5 – – – –

废纸浆使用量也在下降，从2010年的6.7%下降到2014年的2.3%。主要由于成本与环保的压力。从长期发展的角度来看，我国生活用纸行业有待进一步优化原料结构，在完善污水处理和保证产品卫生指标的前提下，提高废纸浆在卫生纸、擦手纸原料中的使用比例，这有利于资源的循环利用和行业的可持续发展。

生活用纸是单吨耗浆量最大的纸品，生产一吨生活用纸需要消耗约1.04吨纸浆。再加上生活用纸的快消品属性，终端价格具有相对刚性，纸浆价格影响着生活用纸产品的毛利率和净利率水平，且弹性较大。我国纸浆主要来源于国外市场，进口依赖度大。因此，国际木浆的价格波动对公司的毛利率水平有着决定性影响。