生活用纸生产过程节能降耗实践

2019-12-26杨致富维达纸业浙江有限公司

生活用纸 2019年12期

杨致富维达纸业(浙江) 有限公司

王波梁新强维达国际控股有限公司

1 引言

生活用纸因市场需求稳定增长且设备投资门槛较低，在过去的10多年中得以蓬勃快速发展。2007年全国生活用纸总产能为500万t左右，到2017年其总产能接近1,300万t［1］。从市场需求上来看，虽然消费量稳步增长，但消费增速要远低于产能投放增速。2017年全国生活用纸表观消费量约为900万t，不到总产能的70%。在产能过剩的大背景下，生活用纸行业开机率不足，市场开拓难度和费用增加，行业利润受到强烈挤压。另一方面，随着电商的兴起，消除了之前存在的小品牌、小纸厂的销售半径的瓶颈。同时，随着国产纸机技术的突破，凭借其价格优势以及出色的能耗水平，迅速在行业立足。电商+国产纸机的组合，大幅度提升了中小型生活用纸企业的竞争力，给维达等生活用纸行业巨头形成了一定的冲击。

因此想办法降低生产成本，提升公司盈利水平，成为生活用纸行业从业人员的首要任务。作为生活用纸企业的生产管理者，分析生产成本组成、选择可行的方向并制定合理的实施计划，成为检验生活用纸企业管理者的重要指标。

2 生活用纸生产成本的构成

和传统的造纸工业类似，原料、能源、设备折旧、辅料、人工、设备维修构成了生活用纸的主要成本［2］。但生活用纸的成本构成中，各部分的比例又与文化纸、工业用纸有所不同。

2.1 原料

纤维原料成本是生活用纸成本的最重要构成部分，但不同于文化纸和包装用纸，生活用纸不能通过添加填料等提高灰分的办法来降低浆板耗用。生活用纸生产中，纤维原料成本约占总成本的75%～85%［3］。

2.2 能源

能源成本是生活用纸成本构成中仅次于纤维原料成本的组成部分。能源成本（电、蒸汽）占总成本的12%～15%，在过程成本（制造成本）中，占比高达65%～70%［4］。尤其是近年来煤、天然气等能源价格持续高位，进一步推高了原纸的生产成本。图1为华东某地市场煤炭信息价格走势，从2016年下半年开始价格持续高位。而对于使用煤改气的生活用纸企业而言，其蒸汽的能源消耗占比会更高。

2.3 设备折旧

设备折旧在总成本占比2%～6%，占过程成本的6%～18%。这部分的固定费用，基本没有降低的空间。

2.4 人工、辅料、维修因其占比较低，成本优化空间不大。

3 成本优化的方向

3.1 纤维原料

考虑到生活用纸的特殊性，我们无法通过降低浆板耗用来降低成本，但在生活用纸的纤维原料组成上，通常需要使用一定量的针叶长纤维，来保证成纸的强度。受市场影响，针叶/阔叶木浆的价格差一直在波动，甚至出现价格倒挂。但是从2017年10月开始，针叶/阔叶木浆期货存在明显差价，在之后的10个月中，差价一直维持在90美元/t左右（如图2所示），这为原料的成本节降提供了空间。而现货市场的价格差波动更大，进入2019年，针叶/阔叶木浆现货价格平均差价基本维持在500～700元/t（数据来源：公开数据整理）。若通过磨浆工艺的优化，可显著改善阔叶木浆强度，则可节降针叶木浆用量，节降纤维成本。每降低1%的针叶木浆耗用比例，吨纸可以减少5～7元的原料成本。

3.2 能源

近几年国产纸机在行业安装很多。最新的国产纸机在设计时充分考虑了设备运行的经济性，在传动配置、热回收方面都做了大量的工作。因此其能源耗用相较先前国内各大生活用纸厂的进口纸机较低。

更多的大型生活用纸集团、工厂选择了进口纸机。进口纸机设计余量较大，在纸机稳定性、可靠性、功能性、车速和设计产能相对更有优势。对于各大生活用纸集团，其运行中的纸机中，有很大一部分开机时间接近甚至超过了10年。而设计时间更早的纸机，很多新的节能技术没有机会配备，这部分生产线，在能源节降上存在相当大的空间。

另外，维达集团自2016年开始，逐步在部分生产基地和纸机生产线安装MES（Manufacturing Execution System）系统。随着MES系统的逐步完善，大量在线数据的开发和应用，在工厂制定矢量节能规划，发现和锁定技改节能收益，展现了不可或缺的重要价值。

3.3 纸机效率

相比较而言，卫生纸机单机产出较小，很少会有工厂能像工业用纸、文化纸机一样配备完善的数据系统，从而无法实时监控纸机的效率数据（如损纸率等）。而一般的生活用纸的损纸率可能高达8%～10%，这部分损失的规避，对提高纸机效率，降低成本及减少折旧具有重要的意义。

另外，生活用纸为了保证纸张吸水性、手感，在剥离烘缸时进行起皱。在相同的目标要求下，通过工艺改进，提升纸机卷取率，也具有非常大的经济价值。

根据如上分析，对于生活用纸企业，其成本节降的主要方向应集中在降低针叶木浆耗用、节降能耗以及提升纸机运行效率上。

4 成本优化的实践

4.1 磨浆工艺优化，降低针叶木浆比例

造纸行业是“七分浆，三分纸”，要想生产质量优异的纸张，需要将精力更多放在浆料的品质提升和管控上。生活用纸在实际生产过程中，对强度、松厚度都具有很高的要求，而强度和松厚度又存在强烈的矛盾关系。重磨浆纸张强度好，但松厚度不够，此时需要提高起皱率，以弥补厚度的不足，这样会牺牲了纸机运行效率；反之，轻磨浆则纸张松厚度改善，但强度又变差，纸机运行效率保证了，但又需要增加针叶木浆用量弥补强度损失，导致成本的上升。

对多数纸厂而言，在制定磨浆工艺时，会设定一个打浆度的范围值。只要在这个范围内则视为正常。而磨浆参数，如通过量、磨浆浓度、磨浆功率等是相互影响的，而这些影响则是打浆度无法真实反映出来的。为了更好的反映磨浆过程对成纸强度、松厚度的关系，以便寻找到磨浆工艺的最优解，达到纸张料强度、松厚度、磨浆能耗的最佳平衡，我们对各个参数对浆料的抗张指数、松厚度进行对比测试。

（1）进浆压力的影响：测试结果显示，磨浆机进浆压力维持在1.2～1.5kg/cm2时，强度和松厚度可以达到最优平衡。不同的磨浆机有不同的的最优压力值，这与磨浆机的类型，磨片型号以及浆料中的针叶木浆比例都有莫大的关系。

图3 磨浆机的磨浆压力对抗张指数和松厚度的影响

（2）浓度的影响：测试结果显示，在相同磨浆能耗时，不同的浓度数据会有明显的变化。测试条件下，4.0%的磨浆浓度，达到了强度和松厚度的最优解。当然，这个最优浓度并不是固定不变的，会受纤维构成，磨浆机和磨片的选型等影响。

图4 磨浆浓度对抗张指数和松厚度的影响

（3）功率的影响：惯性思维模式里，相同条件下，磨浆功率越高，强度越好。针对阔叶木浆的测试结果发现，磨浆功率存在最优值，超出一个值后，并不会发生明显变化，这对磨浆能耗的降低，存在指导性的意义。

图5 磨浆功率对抗张指数和松厚度的影响

通过如上大量的测试数据的分析和比对，我们初步掌握了各个磨浆机的最佳工艺，并在此基础上，实现了在浆料处理能耗基本不变的前提下，针叶木浆用量大幅降低，为公司持续节省大量原料成本。同时，所得的数据对未来磨片结构改进和磨浆工艺优化，具有非常大的指导意义。

4.2 强化毛毯清洗，降低纸机能耗

正如前面提到，对于生活用纸的生产，能源成本（蒸汽和电）在其制造过程成本中占比达65%以上。造纸的过程就是纸页成型和脱水的过程，纸页中水分的脱除速度和脱除效率，对能源的节降，尤其是在烘缸上的蒸汽节降起到了决定性作用。因此在选择攻关方向上，我们集中力量把毛毯作为第一突破口。毛毯一旦出现问题，既会通过真空负载增加造成真空电耗和传动电耗增加，又会降低原纸上缸干度，造成蒸汽耗用的上升；同时，毛毯的状态直接决定了纸机的效率，以及一些外观质量问题，如“针孔”。

高湿强的面巾纸是维达纸业的主要产品。高用量的湿强剂(PAE 树脂) 在进入纸机系统后，极容易在毛毯发生沉积，从而导致毛毯局部或整体堵塞。毛毯一旦出现堵塞，则会导致真空泵真空度上升，功率上升，电耗大幅度增加。同时，因毛毯真空度升高，毛毯与真空箱的阻力增加，导致传动负载上升，以及增加毛毯表面磨损。