现阶段我国麦草原料制浆造纸生产状况解析

李 群 聂 坤 张红杰

(天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室，天津，300457)

现阶段我国麦草原料制浆造纸生产状况解析

李 群 聂 坤 张红杰

(天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室，天津，300457)

通过总结和分析国内4家麦草制浆造纸生产企业技术经济指标和原料、资源消耗等基础数据，了解我国麦草制浆造纸工业生产现状，结合国家“十二五”制浆造纸工业发展规划以及GB3544—2008标准等现行政策、法规所提出的具体要求，对现阶段我国麦草原料制浆造纸生产所面临的新形势、新问题提出具体分析，为相关企业以及管理部门确立今后麦草制浆造纸技术发展路线提供参考。

麦草;制浆造纸工业;发展规划;环境保护

麦草原料作为极具中国特色的制浆造纸植物纤维资源之一，在我国造纸工业的发展历程中一度发挥了举足轻重的作用，在制浆原料结构中曾经占据相当重要的地位，为我国的制浆造纸工业发展，乃至整个国民经济的建设做出了重大的贡献。

从我国草浆生产现实情况看，利用廉价原料，获取商业利润固然是企业生存的本能行为，但客观上，麦草制浆造纸通过消化秸秆原料，每年解决1700多万t农业废弃物的出路问题［1］，具有可观的环境效益和社会效益。

当前，随着现代化造纸工业技术的进步，国家大政方针的逐步调整，无论是从规模化、集约化生产的发展方向要求，还是从清洁生产的角度，以麦草为原料的制浆造纸企业面临着前所未有的生存压力。在当前日趋严格的产业政策、环保标准以及高额的取水、排水和污染处理费用等多重压力下，许多运行多年的麦草浆生产线只能停产退出，而将发展的重点转向利用木材原料和废纸原料。

可以说，当前的麦草制浆造纸生产，宏观上承担着相应的社会功能与责任，同时也背负着造成环境污染的“罪名”，正在面临举步维艰的发展困境，呈现出现阶段草浆生产企业生存现状的一个尴尬局面。因此，如何全面地、发展地看待麦草制浆造纸产业的经济价值和社会价值，是激流勇进谋求生存和发展，还是逐步淡出、转型，需要草浆生产企业以及管理部门在当前技术发展水平、资源状况、政策法规和环境保护需求等多方面基本事实的基础上，进行客观的分析与评价，做出科学决策。

为了进一步了解和掌握目前我国麦草原料制浆造纸生产企业的基本情况，探求新形势下国家产业政策、环境法规对于现阶段麦草制浆造纸企业生存状况的影响，笔者选择了我国黄淮海地区4家麦草制浆造纸企业为代表，对其中4条麦草连续蒸煮生产线及6条纸张生产线进行较为系统的调研工作，力求通过总结与分析各企业原料、资源、能源以及主要化学品的消耗情况、生产装备情况等基础数据，对现阶段草浆造纸企业生存和发展所存在的基本状况与主要问题提出客观、理性的判断，初步探索解决问题的思路，为企业结构调整和生产管理提供数据依据，为相关部门把握行业发展方向，制定合理的技术发展路线提供参考。

1 我国碱法麦草制浆生产资源消耗情况分析

1.1 目前麦草供应情况难以满足碱法麦草浆建设规模需求

根据国家发改委、工信部、林业局联合制定的“十二五”造纸行业发展规划［1］，新建非木浆生产线起始规模需达到10万t/a以上。以3．75 t/(a·hm2)实际可收集秸秆量估算［2］，即使按目前通用的40%细浆得率计算，理论上需要6．7万hm2小麦种植面积作为原料支撑，前提是上述种植面积全年收获的麦秸全部收集用于制浆生产。但实际上，在目前小麦收割作业模式以及秸秆还田等政策背景下，保障草浆生产线正常运行所需的小麦种植面积远高于理论计算数据，据部分企业反映，目前麦秸原料的收购非常困难，个别年产3．4万t麦草浆生产规模的企业原料收购最大半径已经超过1000 km。近年来，麦草浆产量呈现总体下降、而麦草收购价格却持续攀升的现象。

从企业内部生产情况来说，麦草原料质量控制和利用效率也存在一定的差异。根据对4家麦草碱法制浆造纸企业运行现状的调研结果，其制浆过程主要原料和水资源消耗情况汇总如表1所示。

表1中各企业数据显示，由于制浆原料整体供应不足，麦草原料的收购质量受到较大影响，到厂原料中掺杂情况较为严重。接受调研的几家企业吨浆麦草消耗一般在3．25～3．50 t左右，按原始草料计，折算细浆得率仅为29%～31%，远低于理想条件下40%的得率;其中，企业D由于采用了以出浆量倒算收购价格的成本控制方法，取得较好的成效，吨浆麦草消耗控制在2．60～2．80 t，但即使如此，折算细浆得率也仅为36%～38%，与理想的细浆得率参数仍存在一定的差距。这种情况，使得原本就不容乐观的原料来源问题更为突出，给现有草浆生产线正常运行造成困难。

表1 碱法麦草浆生产主要资源消耗情况

我国麦草碱法制浆方法经过长期的理论研究和生产实践，其工艺技术水平趋于稳定，进一步提高细浆得率的可能性不大，从这个角度分析，草浆生产厂家可以承受的运输成本决定了麦草原料收购半径，所覆盖的土地上小麦种植面积决定了企业可能收集的秸秆原料总量，这些是确定新建企业以及原有生产线改扩建工程生产规模必须考虑的前提条件。

需要注意的是，麦草原料与木材资源不同，麦草本质上属于农业废弃物，到目前为止，其利用方式仍未摆脱产业运行模式，并未形成完整的、成熟的商业化运作机制，收集、打包和长途运输存在诸多困难。据测算，未经打捆压缩的麦草堆积密度大约为50 kg/m3，对于一般小型农用车辆来说，单车运输能力约为1～3 t，运输半径为1～10 km;大型运输车辆(如大型拖拉机或卡车)，运输半径可扩展到100 km，单车运输能力最高可达到10 t左右［3］，难以满足10万t/a规模造纸企业的正常消耗与存储。

如果采用打捆压缩储运方式，麦草原料堆积密度增至250 kg/m3左右，接近木材原料的堆积密度，则原料采购和运输半径可拓展到400～500 km左右，能够在一定程度上缓解麦草原料的收集、运输和储存问题，同时也大幅度减小原料堆积体积。但这种方式需要相关企业或村镇分散设置收购场地和配备专用的打包设备，加之麦草收购的季节性因素等诸多问题，目前收购网点的建设以及设备配置、管理等工作都存在不足。

从外部环境情况来说，商业化的、成熟的麦草原料收购、储运以及相关管理环节的缺位，是现阶段麦草原料无法适应集约化大规模产业发展模式需求的重要原因之一。在当前条件下，唯有通过政策引导和统筹，在适当的地区优先建立麦草收割、储运、制浆生产一体化模式，方能达到“十二五”造纸行业发展规划所要求的建设规模，完成与之匹配的大规模原料收集、整理和运输。

1.2 部分企业吨浆水耗指标与“十二五”规划要求存在差距

麦草原料碱法制浆生产水耗高、污染大。但另一方面也应看到，经过多年来的技术改造和设备挖潜，我国麦草原料制浆工业所取得的技术成果和进步是显著的，在较长一段时期里，大部分管理完善的草浆生产线能够在当时环保法规要求下稳定运行和达标排放。特别是近10年来，麦草原料制浆生产技术的发展和提高，为解决我国农业废弃物处理问题、缓解造纸行业原料短缺现状、保持行业总体发展态势发挥了不可忽视的作用。

当前面对的问题是环保压力日益增加的现实情况，以及对我国传统的麦草制浆技术提出的新要求，了解和掌握现有草浆生产污染和消耗基本状况，明确差距和症结所在，有利于把握我国草浆生产的发展趋势。

本次调研所涉及的4家企业均为采用“湿法备料+烧碱连蒸+CEH三段漂白”传统工艺的生产线。经过多年的技术优化和设备升级，在黑液提取、洗选设备改良等方面具有各自的优势和心得。由表1可见，各企业制浆生产工段水耗均在60～80 m3/t浆，体现了当前我国麦草原料漂白化学浆生产技术水平，是企业长期努力，不断提高工艺水平和装备条件的成果，符合“十一五”期间造纸行业单位产品取水量的要求。但与“十二五”造纸行业发展规划所提出的“吨纸浆、纸及纸板平均取水量从目前的85 m3降低至70 m3”的约束性指标相比，部分企业草浆生产线取水量还存在一定的差距，需要依靠与纸张生产线综合平均后方能达标。

经历了多年来全社会以及行业内部对制浆造纸工业资源与环境问题的普遍关注，在法律法规约束和经济手段调节的双重推动下，节水减排理念已成企业建设和发展过程中的自觉行动。目前麦草碱法浆单位水耗与环境污染控制要求之间的差距，是新形势下麦草制浆生产水平与快速发展的环境质量要求之间的矛盾。而且，在现有工艺技术水平和装备条件下，进一步降低单位产品耗水量的空间十分有限。随着标准日趋严格与规范，麦草制浆生产如不能尽快摆脱高水资源消耗、高污染排放的弊端，则难以为继。因此，尽快采取有效技术措施，依靠技术创新，探索适合麦草原料特性和产品需求的技术路线，减少中段水排放总量，是摆脱困境的有效途径。2008年，河南某制浆造纸企业成功运行了麦草浆中浓短序O-Q-PO清洁漂白生产线，漂白浆白度达到80%以上，裂断长达到7．0 km以上。此漂白工艺的中段漂白废水排放量为30 m3/t浆，比传统 CEH漂白废水排放量减少60%［4］;加之轻工联合会于2012年1月推荐申报国家科技进步奖的“秸秆清洁制浆及其废液资源化利用技术”等相关成果的推广和实施，无疑将为麦草制浆生产的可持续发展提供新的途径和思路。

1.3 中段废水深度处理费用偏高，进一步压缩企业利润空间

随着环保标准对于排放指标的加严，特别是GB3544—2008标准中关于排水色度的要求，对于麦草制浆企业原有的中段水处理系统带来冲击，迫使各个企业采取措施，升级废水处理等级。本次接受调研的4家企业为满足GB3544—2008新标准要求，无一例外均在原有的二级生化处理基础上增加了三级深度脱色处理，个别企业甚至采用了“Fenton法 +砂滤+超滤”的工艺路线，以最大限度达到节水减排的目的。而废水的深度处理方式所产生的新增运行成本，进一步压缩了麦草制浆的利润空间，数据分析如表2所示。

由表2可知，各企业麦草浆中段水三级处理方式大多采用絮凝沉淀或Fenton试剂处理，目的在于进一步脱除色度，达到GB3544—2008标准规定的“50倍”排水色度标准。一般来说，中段废水经过二级生化处理后，可生物降解的COD基本去除，在此基础上继续依靠生化方法处理，进一步脱除COD和色度的可能性不大，因此，根据当前环保标准要求，采用三级处理深度脱色和进一步去除生化处理后的残余COD是必然的措施。这一阶段废水处理成本大多在1．5～3．3元/m3，费用大致是前级两段处理的2倍，占总处理费用的50%～70%。以此数据计算，现阶段技术条件下，采用传统的CEH三段漂白生产工艺，按目前环保标准实现达标排放，新增废水处理费用在200元/t浆以上，大幅度压缩了麦草制浆企业的利润空间。

表2 4条碱法麦草浆生产线中段水处理费用比较

综上情况，经过原料短缺、单位产品水耗较大以及废水处理费用高等多个环节的共同挤压，加之含麦草浆纸产品历来处于低端市场，以传统技术为主的草浆生产线基本上处于微利运行、维持生产的状态，这是目前许多麦草制浆企业选择退出的主要原因之一。

2 含草浆纸产品抄造过程技术经济指标剖析

2.1 含草浆纸张抄造工段的水、电、汽消耗分析

碱法草浆质量受到原料来源、制浆工艺、设备等多方面的影响，不同的成浆质量对于最终的成纸性能以及生产过程原料、辅料、化学品的要求及消耗有着直接的影响。从调研的总体情况分析，各企业对于制浆过程的原材料消耗以及成本控制较为重视，相互间技术经济指标差异较小。而纸张生产过程的消耗费用则存在较为明显的不同，对于部分企业来说，存在内部挖潜的可能。相关数据如表3所示。

调研结果反映出的一个显著特点是，现有含麦草浆纸张生产线的装备差异较大，总体水平普遍偏低，从趋于淘汰的1760 mm低速窄幅纸机，到车速相对较高的3150 mm纸机，均被普遍使用。其他如引纸方式、表面施胶设备、干燥部的配置等诸多细节，也各不相同，其装备情况可谓千差万别。与目前新建生产线年产10万t、20万t，车速1000 m/min以上的现代化纸机设备相比，反差尤为突出。这也从一个侧面体现了目前我国造纸工业高端产品、木浆生产线技术和装备趋于“同质化”，而草浆生产一定程度上保持“个性化”的发展特点。由表3可知，吨纸产品的单位水、电、汽等主要资源和能源的消耗情况与纸机装备关系密切。调研所涉及4家企业的6条生产线中，同样采用较高草浆配比情况下，企业A的2#、3#纸机由于采用开放引纸方式，以及设备原有结构设计的限制，车速明显低于其他生产线。因此，其单位产品水、电、汽消耗明显偏高。

无论是表3所示现场调研数据，还是理论计算的结果都显示:相比于运行车速，纸机幅宽对于单位产品水、电、汽消耗量的影响并不显著。因此，含草浆纸产品生产线节能降耗的关键并不在于硬性规定纸机的幅宽，采取适宜的技术手段和可行的设备改造方案，减少配用草浆引起的湿部断头问题，在设备条件允许的情况下，力求更高的运行车速，是降低生产线资源消耗的关键所在，硬性规定纸机幅宽未必是解决问题的良策。

2.2 含草浆纸张生产湿部化学品使用情况分析

化学品的使用，几乎与全部的成纸质量指标相关，在纸产品的成本构成中占据大约5%～10%的份额。对于含草浆纸产品来说，大多属于售价偏低的低端产品，多以薄利多销的方式维持生计。因此，化学品的使用是否合理、高效，对于草浆造纸企业利润率影响较大。

表3 4个企业抄纸工段综合消耗情况

表4 4个企业主要纸产品中化学品种类、用量和单价

通过对4家企业的调研和数据比较 (见表4)，可以看到，虽然各个企业对于化学品的使用均十分重视，但由于各种条件所限，仍然存在诸多问题。

如表4所示，各个企业之间辅助化学品的使用情况存在明显差异，无论是化学品的采购价格，还是用法用量，均存在明显不同。这种情况，固然与各企业对产品质量的不同要求以及制浆工段提供的浆料特性有关，不能简单根据表面上的成本与消耗情况确定其合理性。但通过表4数据分析，仍在较大程度上显示了目前含草浆纸张生产线在化学品的使用方面存在随意性，需要加强技术经济指标分析以及成本核算，进行优化。

以书写纸的生产为例，上述4家企业中，仅有1家企业生产书写纸的2条生产线全部采用了配用表面淀粉的双组分表面施胶工艺，其他3家企业无论是双胶纸还是书写纸的生产，均省略了表面淀粉施胶，而产品质量并未因此受到影响，其他表胶用量以及浆内施胶量也并未因此明显提高，企业B甚至完全取消了书写纸产品的表面施胶。仅此一项，对于企业A来说，吨纸成本增加约200元。这部分增加额度，有可能是企业A生产成本明显高于其他企业的原因之一 (见表3)。

再以增白剂的使用为例，企业A书写纸的荧光增白剂用量约为本厂双胶纸用量的2倍，分析其原因，有可能是该企业书写纸生产线配用的化机浆白度偏低、颜色偏黄，为弥补其不足，被迫添加过量的增白剂所致。以该厂增白剂采购价格计，书写纸与本厂双胶纸相比，吨纸增白剂费用支出增加300～420元，按照表3所示化机浆的配比估算，基本上与所配用的全部化机浆费用相当，二者合计费用超过等量的商品阔叶木漂白化学浆的市场价格，在很大程度上抵消了配用化机浆所带来的表面上的收益。如果考虑大多数情况下，双胶纸实际产品的白度往往高于书写纸产品的白度的事实，上述比较结果，则更加凸显了当前企业在生产中过度依赖增白剂等化学品作用，而忽视从浆料质量等方面寻找问题造成的化学品应用的技术弊端。

再者，从生产成本控制角度考虑，提高供浆白度与利用增白剂提高白度的方法相比，通常前者所需的费用更低。因此相关企业应通过系统的成本核算，加强化学品使用管理，抄纸车间加强来浆质量指标监测，必要时应提高外购化机浆或针叶木浆白度指标要求，在确保成浆强度的前提下，进一步提高自制浆白度，满足生产需求，减少增白剂用量，可望实现技术挖潜，降低成本。

实际上，如果不是特别要求松厚度、不透明度指标，类似的浆料配比是否合理与必要，笔者认为确有需要商榷之处。此外，上述企业中增白剂的使用大多根据产品档次和质量特点，考虑了二磺酸以及六磺酸等不同类型增白剂的区别应用，但根据客户要求，双胶纸产品白度内控指标均明显高于现行国家标准等级(通常90%以上)。从环保角度来说，这种情况无疑造成资源的浪费，相信随着社会文明程度和市场成熟度的不断提高，这种状况应该不会持久。

3 结语

从调研获得的情况分析认为:①在当前麦草“收割、储运、制浆生产一体化模式”尚未形成的情况下，草浆企业生产受到原料供应规模的制约，周边地区农产品种植结构和面积是确定其生产规模的重要因素之一;②现有的麦草制浆生产工段，急需完成适合清洁生产要求的技术创新，淘汰落后产能，以适应新形势下的环境质量要求，谋求企业生存;③含草浆纸产品的生产过程中，应注重现有设备的升级和企业内部挖潜，以产品质量要求为依据，系统分析纤维原料性能与化学品作用之间的关系，做到合理配置纤维原料和化学品的使用，重视技术经济指标的最优化，最大限度地提高产品利润空间。

现阶段麦草制浆生产无论是经济价值还是社会价值，都具有生存和发展的可能性和必要性。正如“十二五”造纸工业发展规划所指出的，“科学合理利用非木材资源”是麦草制浆造纸生产能否可持续发展的关键问题。从资源配置角度看，尽快完成麦草原料收集从“产业化”向“商业化”转变过程，是解决当前草浆企业原料短缺问题的可行途径之一;从长期发展的角度看，逐步提高麦草制浆造纸产业链中技术要素权重，降低产业链运行对于资源要素的依赖程度，应该成为麦草纤维资源利用的可持续发展方向。这一具有浓厚中国特色的纸张生产方式，能否继续在造纸行业中占据一席之地，取决于草浆生产技术进步的速度能否满足全社会对于环境质量、人类生存质量日益提高的要求。

［1］ 国家发展改革委，工业和信息化部，国家林业局．造纸工业发展“十二五”规划［J］．造纸信息，2012(2):7．

［2］ 李忠正．我国非木材纤维制浆的发展概况［J］．中国造纸，2011，30(11):55．

［3］ 聂小荣．关于中国非木材制浆造纸的可持续发展［J］．中国造纸，2007，26(4):59．

［4］ 曹春昱．我国主要纤维原料制浆废水污染负荷研究分析［J］．中国造纸，2009，28(2):73．

Analysis of Current Situation of Pulp and Paper Production with Wheat Straw as Material in China

LI Qun NIE Kun ZHANG Hong-jie
(Tianjin Key Lab of Pulp and Paper，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin，300457)

The current situation of pulp and paper production using wheat straw as raw material in China was evaluated based on the original data of raw material and resource consumptions，etc，technical performances and economical indices from four mills．The new challenges and oncoming problems facing by wheat straw pulping and papermaking were analyzed．Some constructive suggestions were provided with the particular consideration of both the national 12th“5-year plan”of pulp and paper industry and the requirements of current policies and rules，such as the GB3544—2008 for environment protection，it will be of benefit to the wheat straw pulping and papermaking development in China in the future．

wheat straw;pulp and paper industry;development plan;environmental protection

TS721+．3

A

0254-508X(2012)11-0063-06

李 群先生，教授;主要从事制浆造纸专业教学及科研工作。

(*E-mail:liqun@tust．edu．cn)

2012-06-28(修改稿)

(责任编辑:马 忻)