中纖板清潔生產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)流程研究

中纖板清潔生產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)流程研究

1人造板產(chǎn)品構(gòu)成中國是一個少林國家，森林資源非常寶貴。目前，世界人均木材產(chǎn)量為35億米，人均0.67億米，中國木材產(chǎn)量為2.5億米，相當于中國木材和塑料產(chǎn)量的總和。因此，現(xiàn)有的森林資源遠遠不能滿足中國的建設(shè)和發(fā)展需要。唯一途徑是根據(jù)當?shù)厝斯ち值陌l(fā)展，最大限度地提高木材利用率，在人造板行業(yè)引入清潔生產(chǎn)，減少森林資源的消耗，在滿足中國建設(shè)和發(fā)展需求的同時，可持續(xù)利用森林資源。木質(zhì)人造板,是利用木材木質(zhì)纖維、碎料和其他植物纖維為原料,加膠黏劑和其他添加劑制成材。由于木材生長緩慢,現(xiàn)有的森林資源遠遠不能滿足我國建設(shè)事業(yè)發(fā)展的需要,而人造板則是替代木材的最佳材料,其產(chǎn)品主要是膠合板、纖維板及刨花板。膠合板對原料的要求較高,如原木質(zhì)量、長度、徑級、材料性質(zhì)等;各類刨花板和纖維板,主要使用小徑級原木、采伐或加工剩余物以及非木質(zhì)的植物纖維原料。我省森林覆蓋率為62.96%,居全國之首,因此,長期以來我省林產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)的包括人造板在內(nèi)的各類林產(chǎn)品就相對比較發(fā)達,全省現(xiàn)有人造板生產(chǎn)企業(yè)900多家,其中規(guī)模以上人造板企業(yè)160多家,全省人造板產(chǎn)量達到400萬立方米以上,每年以30%的漲幅遞增,也有一些象福人木業(yè)、永林人造板等國內(nèi)知名的人造板生產(chǎn)企業(yè)。但是,我省人造板工業(yè)總體規(guī)模偏小,技術(shù)裝備、科技水平、勞動生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量檔次等方面與國外相比,均有較大差距,與近幾年國內(nèi)一些發(fā)展較快的省份相比,也存在一定差距。近年來我國人造板市場發(fā)展迅速,目前已成為人造板生產(chǎn)、消費和進出口大國。2005年我國人造板產(chǎn)量達6000多萬立方米。人造板產(chǎn)量的大幅增長,其主要原因源于我國建筑裝修、家具業(yè)等消費市場的需求快速增長。我國人造板不僅產(chǎn)量提高快,而且品種、質(zhì)量多已達到和超過東南亞傳統(tǒng)生產(chǎn)國的水平,主要人造板產(chǎn)品的標準已逐步與國際接軌。全國近6000家人造板材生產(chǎn)企業(yè)中,獲得中國環(huán)境標志的企業(yè)僅有50家,但這50家企業(yè)的產(chǎn)量占了全國的三分之一。應特別指出的是,與世界先進國家相比,我國的中纖板生產(chǎn)企業(yè)在規(guī)模方面處于非常明顯的劣勢,由此造成原材料浪費嚴重、產(chǎn)品質(zhì)量較低。此外,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理也一直是制約我國人造板工業(yè)發(fā)展的一個瓶頸,在我國,耗用大徑級木材的膠合板產(chǎn)量占人造板總產(chǎn)量的一半,而以次、小薪材,枝椏材,小徑木等為原料的中纖板總產(chǎn)量不到人造板總產(chǎn)量的半數(shù)。同時,我國人造板生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)水平較低、品種單一、質(zhì)量不高,無法滿足高標準用途的需要,比如,世界主要工業(yè)國家人造板產(chǎn)品約半數(shù)用于建筑業(yè),而我國目前中密度和刨花板產(chǎn)品80%用于家具制造業(yè)。2人造板的工藝流程木材工業(yè)是以木材及廢棄物為主要原料,通過各種化學藥劑處理或機械加工方式制成木制品的工業(yè)。人造板的生產(chǎn)工藝決定了產(chǎn)品的質(zhì)量與性能,在生產(chǎn)中對原材料要求有所不同,其工藝流程可歸納為:原料的軟化、熱磨、干燥、施膠、成型和預壓、熱壓、后期加工、深度加工。人造板生產(chǎn)的產(chǎn)品種類繁多,由于加工方式不同,在大多數(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,都會產(chǎn)生不同程度、不同性質(zhì)的污染物,如空氣污染、水污染、廢渣污染及噪聲污染等環(huán)境污染,有的甚至造成生態(tài)環(huán)境的嚴重破壞。因此,人造板生產(chǎn)排放的污染物種類、數(shù)量及其組成取決于其使用的原料、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)的管理狀況等。人造板生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污染主要有以下幾方面:2.1廢木材的利用包括林地殘材、加工廠廢料、舊建筑物拆除木材、新建筑物施工廢材、廢包裝等。木材從森林采伐、運輸直到木材加工都會產(chǎn)生固體廢棄物。但大多可以再利用,如樹皮一般用于制造肥料、生產(chǎn)樹皮人造板或作為燃料;廢料水解、干餾制取化學產(chǎn)品;廢木材可以利用,廢棄物具有生物降解性,最后還可以燃燒掉。其中,纖維板生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的固廢主要包括:儲木廠作業(yè)中產(chǎn)生的剩余物、纖維板齊邊廢料、纖維板加工廢料、粉碎產(chǎn)生的剩余物等。2.2纖維板生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水主要有指標主要是人造板的工藝水污染,一般木材工業(yè)廢水含有木材可溶物、膠黏劑、酚類、甲醛和防腐劑、廢油等。纖維板生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的水污染主要包括:懸浮物和膠體有機物。廢水BOD和COD均較高,溶解物主要有單糖、半纖維素單寧、甲醛等有毒物質(zhì),懸浮物是細小纖維和樹皮等。另外,在染色工藝中如地板基材染色等,染料種類較多,其污染物含量較高且為有毒物質(zhì)。2.3纖維板生物污染人造板工業(yè)中大量使用脲醛、酚醛和三聚氰胺甲醛樹脂,作為膠黏劑及浸漬材料。制造過程中加壓、堆放和使用會使大量游離甲醛揮發(fā),污染室內(nèi)和大氣環(huán)境。近年來采用低游離甲醛膠黏劑及水乳劑涂料、靜電噴涂使大氣污染情況有所改善。纖維板生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的大氣污染主要包括:木材切片、粉碎過程產(chǎn)生的粉塵纖維,氣流干燥及氣流成型時溢出的細小纖維和廢氣,纖維加工、干燥時大量細小纖維、木粉飛揚,以及板坯熱壓過程中揮發(fā)出游離甲醛等有毒氣體。另外,在人造板裝飾過程,如浸漬裝飾紙等,也會產(chǎn)生有機溶劑彌散對空氣的污染等。2.4噪聲2.5鋼膠、壓板的用量目前,我國人造板用膠黏劑主要以“三醛”膠為主,即脲醛樹脂膠,酚醛樹脂膠和三聚氰胺甲醛樹脂膠,占整個木材及人造板工業(yè)用膠黏劑的90%以上。同世界上絕大多數(shù)同類企業(yè)一樣,我國具有一定規(guī)模的各類人造板企業(yè),基本上使用脲醛樹脂膠。這是因為它制造成本低、膠黏性好、色澤接近木材,而且在室內(nèi)環(huán)境中使用時,對耐水等性能要求不高。其用量占“三醛”膠黏劑總量的90%以上。脲醛膠在制膠和壓板過程中,以及用脲醛膠制成的人造板在其長期使用過程中會持續(xù)大量釋放游離甲醛,游離甲醛釋放緩慢。我國膠黏劑生產(chǎn)大多依附于人造板生產(chǎn)企業(yè),由人造板生產(chǎn)企業(yè)自產(chǎn)自用。因此,生產(chǎn)規(guī)模大多偏小,各自為政,很難把膠黏劑的生產(chǎn)和質(zhì)量問題,作為人造板工業(yè)發(fā)展的至關(guān)重要的問題來對待;為保證人造板產(chǎn)品的質(zhì)量,只能盲目增加施膠量;不但增加了成本,而且游離甲醛釋放量居高不下。結(jié)果是,70%以上的企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品甲醛釋放量為40~60mg/100g板之間,有的甚至達到100mg/100g板,遠遠超過新標準。3國內(nèi)人造板行業(yè)最重要的清潔生產(chǎn)技術(shù)3.1聚氰胺改性非甲醛樹脂膠的制備工藝降低游離甲醛含量的一些技術(shù)措施:3.1.1應用低摩爾比的脲醛樹脂膠。國外人造板用脲醛樹脂膠摩爾比多在1.2~1.4范圍內(nèi),有的甚至降低到了1.05。3.1.2應用改性的脲醛樹脂膠。例如加入適量的亞硫酸鹽紙漿廢液,加入淀粉、三聚氰胺等。用三聚氰胺改性的脲醛樹脂膠兼有防水和低毒雙重功效。3.1.3加入甲醛捕捉劑。在脲醛樹脂膠中添加能與甲醛作用的化學藥品,作為捕捉劑,可以有效地減少游離甲醛的釋放,方法簡單,效果明顯,且對板的物理力學性能不產(chǎn)生副作用。3.1.4適當控制施膠量。3.1.5調(diào)整熱壓工藝參數(shù)。如熱壓溫度、熱壓時間、含水率等對甲醛釋放量影響較大的工藝參數(shù)。3.1.6使用環(huán)保型阻燃膠。3.1.7通過后期處理降低甲醛散發(fā)量。包括涂料涂飾、貼裝飾材料、真空處理、熱后處理等,化學后續(xù)處理方法較多,如氨處理、硫氧化物處理、噴灑尿素溶液法、封閉法亞硫酸鹽處理等降低甲醛散發(fā)量。3.1.8對新膠種的研究開發(fā)。主要集中在:傳統(tǒng)膠粘劑的改性;非甲醛系低毒、無毒新膠種的開發(fā);從再生資源中提取膠黏劑等。3.1.9開發(fā)無膠膠合工藝。3.2人造板廢水處理的技術(shù)發(fā)展趨勢推廣節(jié)能技術(shù)和環(huán)保技術(shù),努力降低設(shè)備的能耗,減少、消除人造板工業(yè)對環(huán)境的污染,是目前我國人造板設(shè)備制造企業(yè)要做的一項重要工作。從技術(shù)及生產(chǎn)流程上,存在以下幾種趨勢:3.2.1研究開發(fā)和大力推廣節(jié)能型設(shè)備及技術(shù),通過對諸如節(jié)能型風機、橢圓管矩形翅片散熱器、真空噴蒸加熱熱壓、高頻加熱熱壓、高溫導熱油加熱技術(shù)、廢料(如砂光粉)燃燒技術(shù)以及二次能源利用技術(shù)等的應用。3.2.2研究和大力推廣廢水處理技術(shù)以及用水封閉循環(huán)技術(shù),改善人造板濕法生產(chǎn)和木片水洗對環(huán)境的影響,嚴格規(guī)定人造板生產(chǎn)企業(yè)的廢水排放指標。3.2.3推廣高效集塵、除塵裝置,嚴格控制人造板在生產(chǎn)過程中備料、干燥、鋸切、砂光等工段的粉塵排放量,減少空氣中游離粉塵的排放。3.2.4嚴格限制切削設(shè)備、鋸切設(shè)備、風機和泵的噪音,將成套人造板設(shè)備的噪音控制在標準的范圍內(nèi),向國際水平靠攏。3.2.5生產(chǎn)所用原料要符合綠色要求,對人體有害的甲醛等化工原料盡量使用無毒代用品和吸附技術(shù)。通過使用引進先進工藝技術(shù),盡量少用甲醛,不用鹵化物溶液、芳香族碳氫化合物、鉛鎘鉻等。3.2.6產(chǎn)品設(shè)計以改善生活環(huán)境為宗旨,即產(chǎn)品不僅不損害人體健康,同時具有多種功能,如防火、阻燃、抗菌、防霉、隔熱、消磁、抗靜電等。產(chǎn)品可循環(huán)或回收使用,對污染環(huán)境的廢棄物燃燒處理。4國外纖板生產(chǎn)線我省某著名人造板企業(yè)現(xiàn)有兩條中纖板生產(chǎn)線:第一條是于1982年從美國引進成套設(shè)備年產(chǎn)5萬m3中纖板生產(chǎn)線,1986年竣工投產(chǎn),代表了當時國際先進水平,2002年完成對其技術(shù)改造,使其年產(chǎn)量提高到10萬m3;第二條是于1995年從德國引進具有90年代國際先進水平的年產(chǎn)5萬m3連續(xù)平壓法中纖板生產(chǎn)線,2002年產(chǎn)量已達8.5萬m3,超過原設(shè)計能力的70%。近幾年,該公司依靠本企業(yè)的人才、技術(shù)、品牌等優(yōu)勢,先后建設(shè)了六條高科技與深加工項目生產(chǎn)線。4.1原料人工林桉樹基地該公司和森林資源豐富、立地條件良好的閩北山區(qū)林場、采育場合資、合作,組建林業(yè)公司,定向培育建設(shè)50萬畝工業(yè)原料林基地?？毓山?jīng)營由省林業(yè)廳劃撥的種業(yè)公司,年產(chǎn)2600萬株各種花卉和速生豐產(chǎn)林種苗,為該公司工業(yè)原料林基地提供有利條件。2003年已經(jīng)開始建設(shè)的原料人工林(桉樹)基地,位于本市福清、長樂、永泰等地,約1萬余畝,見效快,生長迅速,5年后年平均供應約5萬立方米的木材。減少了對天然林的砍伐,逐步實現(xiàn)對森林資源的永續(xù)利用。4.2城市廢水利用人造板企業(yè)是木材的消耗大戶,為了盡量減少對原木的砍伐消耗,該公司對設(shè)備進行了多次改造,使其越來越適應于除原木以外的其他原料。公司利用三剩物(即山場剩余物、木材加工剩余物、城市木質(zhì)廢料)達230多萬m3,可替代480萬m3原木,相當于少砍伐160多萬畝森林。在適當?shù)臅r機,擬引進城市廢料處理設(shè)備,承擔處理城市廢舊家具、城市綠化樹木梳整枝椏材等的循環(huán)利用。根據(jù)我省優(yōu)勢,研發(fā)不成林小竹利用工藝,取代部分木片,使其具備產(chǎn)業(yè)化條件。4.3廢水利用及回用該公司為了解決生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的木質(zhì)廢料、廢渣和鍋爐煙塵排放問題,投入1500萬元從歐共體ITI公司引進一臺具有國際先進水平的廢料爐,以該公司的木質(zhì)廢料(包括生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的木屑、廢纖維、廢木粉以及污水處理廠的濃縮污泥等約1.3萬噸/年)為主要燃料,為中纖二分廠提供熱源,每年可節(jié)約用煤1.2萬噸,僅以煤價計算,4年就可收回廢料爐成本。每年處理廢木屑5503噸、廢木粉987噸、廢纖維1376噸、有機廢水泥渣4950噸。經(jīng)改造后生產(chǎn)廢氣全部穩(wěn)定達標排放,其中工藝尾氣中粉塵的排放濃度大大低于國家標準。4.4工業(yè)污水的循環(huán)利用技術(shù)該公司投入630萬元改造建成日處理3000噸的污水處理系統(tǒng),處理中纖板生產(chǎn)中可產(chǎn)生的廢水(即熱磨機進料口處螺旋壓榨器擠出來的水、木片水洗工序排出的水、制膠車間設(shè)備及地面清洗的水),經(jīng)處理后全部直接循環(huán)使用,真正實現(xiàn)全廠生產(chǎn)廢水的全部循環(huán)回用。不僅免交這塊的排污費,每年還可節(jié)約自來水40萬噸,按福州市每噸工業(yè)用水為1.45元計算、折合節(jié)約58萬元/年。4.5加強節(jié)能減排技術(shù),提高除塵效率該公司推廣高效集塵、除塵裝置,嚴格控制人造板在生產(chǎn)過程中備料、干燥、鋸邊、砂光等工段的粉塵排放量,減少空氣中游離粉塵的排放。例如,本輪清潔生產(chǎn)審核實施的中/高費方案:(1)中纖二分廠干燥系統(tǒng)改造。通過增加空氣預熱器,提高進口空氣溫度,提高干燥系統(tǒng)能力,達到提高產(chǎn)量、節(jié)能降耗的目的。由于實施節(jié)能方案,年獲益12萬元,降低能耗折算可達35元/m3。(2)中纖一分廠干燥風送除塵系統(tǒng)改造。對原有風送系統(tǒng)進行提效改造,使用高效旋風分離器,增設(shè)布袋除塵系統(tǒng)。項目實施后干燥工段粉塵排放濃度為23mg/m3,達到國內(nèi)先進水平。(3)中纖一分廠后處理除塵系統(tǒng)改造。結(jié)合砂光機技改增添新的二頭砂光機風送系統(tǒng),使原來的除塵系統(tǒng)處理量增大,風速和風量下降,電機電流增大,適應增產(chǎn)的要求。在增產(chǎn)近3萬m3的同時,做到了節(jié)能和減污。(4)中纖一分廠砂光機與鋸機的布袋除塵系統(tǒng)由原來的合二為一改為分別設(shè)置,以節(jié)約能耗,提高除塵效率。(5)飾面板除塵系統(tǒng)收集的粉塵通過風送管直接送至二分廠廢料爐的木粉倉,防止二次揚塵,減少木粉損失。4.6產(chǎn)品通過檢測、釋放空間該公司從美國引進年處理7萬m3中纖板的游離甲醛生產(chǎn)線,可生產(chǎn)低醛的綠色環(huán)保產(chǎn)品,在2002年7月1日起強制執(zhí)行《室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量》國家標準的情況下,大大增強了公司產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢。所生產(chǎn)的強化木地板和E1級中密度纖維板均通過了環(huán)境標志產(chǎn)品認證,生產(chǎn)的中纖板產(chǎn)品甲醛釋放量(2.2mg/100g)達到歐洲產(chǎn)品標準E0級要求;強化木地板甲醛釋放量(0.76mg/L)達到國家優(yōu)等品家庭用E1級標準要求。4.7強噪聲源設(shè)計該公司嚴格限制切削設(shè)備、鋸切設(shè)備、風機和泵的噪音,在總體設(shè)計上對強噪聲源的位置以合理布局,改變噪聲傳播的方向或途徑,采用有效的聲學措施如吸聲、消聲、隔聲、隔振,將成套人造板設(shè)備的噪音控制在標準的范圍內(nèi)。4.8常規(guī)干燥法爐氣干燥法木材干燥是保證木制品質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù),干燥又是能耗最大的工序,約占總能耗的60%~70%。該公司目前采用的常規(guī)干燥法(爐氣干燥法)因濕氣隨熱風排入大氣,能源利用率較低,干燥成本較高。經(jīng)過本輪清潔生產(chǎn)審核后,根據(jù)本公司綜合能耗較高的情況,該公司在實際生產(chǎn)中,還計劃根據(jù)板材的樹種、厚度、初含水率和終含水率以及干燥質(zhì)量要求,進一步從工藝性能、使用性能、節(jié)能效果等方面綜合考慮,從節(jié)能降耗的瓶頸部位入手,挖掘清潔生產(chǎn)潛力。4.9運行效果及效果該公司承擔國家科技部863集成管理系統(tǒng)(CIMS)應用示范工程的建設(shè),項目完成并投入運行后,大大提高了公司清潔生產(chǎn)、經(jīng)營管理的自動化、信息化、現(xiàn)代化水平。4.10清潔生產(chǎn)檢測結(jié)果“中纖板清潔生產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)”流程(見圖),是該公司通過本輪清潔生產(chǎn)審核以后,提出來的持